JP2003524443A - Medical body guidance system - Google Patents

Medical body guidance system

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JP2003524443A
JP2003524443A JP2000565784A JP2000565784A JP2003524443A JP 2003524443 A JP2003524443 A JP 2003524443A JP 2000565784 A JP2000565784 A JP 2000565784A JP 2000565784 A JP2000565784 A JP 2000565784A JP 2003524443 A JP2003524443 A JP 2003524443A
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electromagnetic radiation
catheter
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ピンハス ギルボア
ダニー ブレチェール
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スーパー ディメンション リミテッド
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Abstract

(57)【要約】 横方向の内径が約2mm以下のカテーテルのような、プローブの位置と方向を追跡するための装置と方法を提供する。 (57) Abstract: lateral inner diameter similar to the following catheter about 2 mm, to provide a device and method for tracking the position and orientation of the probe. 少なくとも部分的に重なった三つの平坦なアンテナを使用し、電磁放射線を、それぞれのスペクトルを有する各アンテナが送信する放射線と同時に送信する。 Using the three planar antennas at least partially overlapping, the electromagnetic radiation, each antenna having a respective spectral transmit simultaneously with radiation transmitting. 単周波数スペクトルの場合、アンテナには、それらを互いに減結合する機構を設ける。 For single frequency spectrum, the antenna, a mechanism for decoupling them together. プローブ内部の受信器は、送信される磁場の三つの成分に対するセンサを含み、これらの成分のうちの少なくとも二つに対するセンサをコイルのようなセンサの対として共通の基準点に対して対称的に配設する。 Probe inside the receiver comprises a sensor for the three components of the magnetic field to be transmitted, symmetrically with respect to a common reference point sensor at least for two of these components as pairs of sensors, such as a coil arranged.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】 本発明は、電磁追跡装置に関し、さらに詳しくは、カテーテルのような医療用プローブが、患者の体内を移動する際に、それを追跡する装置および方法に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] Field of the Invention The present invention relates to an electromagnetic tracking device, more particularly, the medical probe such as a catheter, when moving the body of a patient, it an apparatus and method for tracking. 【0002】 【従来の技術】 移動する物体に電磁放射線を発する発信器を装備し、受信器を基準固定枠の周知の固定位置に載置し、物体の連続的に変化する位置や方向を、発信器が発信し、受信器が受け取る信号から推測することによって、基準となる固定枠に対して移動する物体の位置や方向を追跡する方法はすでに知られている。 [0002] equipped with a Related Art transmitter which emits electromagnetic radiation on a moving object, by placing the receiver in a known fixed position of the reference fixing frame, the position and direction changes the object continuously in, transmitter is transmitting, by inferring from the signal receiver receives, a method for tracking the position and orientation of an object moving with respect to the fixed frame serving as a reference is already known. 同様に、相互作用の原理により、移動する物体に受信器を装備し、送信器を基準の固定枠内の周知の固定位置に載置する。 Similarly, the principle of interaction, equipped with a receiver to the object to be moved to place the transmitter on a known fixed position of the reference of the fixed frame. 一般的に、送信器には、三つの直交する磁気双極子送信アンテナを有しており、受信器は、三つの直交する磁気双極子受信センサを有し、物体は、固定装置(送信器または受信器)に適度に接近しており、信号の周波数は、充分に低く、信号は近接場信号である。 In general, the transmitter has a magnetic dipole transmit antenna to three orthogonal, the receiver, has a magnetic dipole reception sensor to three orthogonal, object, stationary device (transmitter or the receiver) has been moderately close, the frequency of the signal is sufficiently low, the signal is a near-field signal. また、一般的に使用される装置は、閉ループ装置、すなわち、受信器が発信器に直結されており、明示的に同期をとっている。 Also, devices that are commonly used, the closed-loop system, i.e., the receiver has been directly connected to the transmitter, taking explicit synchronization. この分野の代表的な従来の特許は、エグリ氏他(Egli et al. A typical prior patent in this field, Egli said other (Egli et al.
に付与された米国特許第4,287,809号および米国特許第4,394,8 And U.S. Patent No. 4,287,809, issued to U.S. Patent No. 4,394,8
31号、ジョーンズ(Jones)氏に付与された米国特許第4,737,794号、 31 No., Jones (Jones) U.S. Patent No. 4,737,794 granted to Mr.
クイパーズ(Kuipers)氏に付与された米国特許第4,742,356号、ブラッド(Blood)氏に付与された米国特許第4,849,692号、およびエルハー(El Kuipazu (Kuipers) U.S. Pat. No. 4,742,356 granted to Mr. Brad (Blood) U.S. Pat. No. 4,849,692 granted to Mr. and Eruha (El
hardt)氏に付与された米国特許第5,347,289号などがある。 hardt) has been granted to Mr. there is such as US Pat. No. 5,347,289. 従来の特許のうちのいくつか、特にジョーンズ氏の特許では、磁気双極子送信器の磁気双極子受信器に対する位置と方向を演算する非反復アルゴリズムを提案している。 Some of the prior patent, particularly in the Jones patent proposes a non-iterative algorithm for computing the position and orientation relative to the magnetic dipole receiver of the magnetic dipole transmitter. 【0003】 これら装置の重要な変形例については、ブラッド氏に付与された米国特許第5 [0003] For important variations of these devices, U.S. Patent No. 5, issued to Brad
,600,330号に記載されている。 , It is described in EP 600,330. ブラッド氏の装置では、送信器を固定した基準枠に固定し、受信器を移動する物体に取り付ける。 In Brad's device, fixed to the fixed reference frame transmitter is attached to an object moving a receiver. ブラッド氏の送信アンテナは空間的に延長するので、点源として処理することができない。 Since Brad said transmit antennas are spatially extended, it can not be treated as a point source. また、ブラッド氏は、送信器に対する受信器の方向のみ(位置は含まれない)を非反復的に算出できるアルゴリズムを提案している。 Further, Brad said, proposes a non-iteratively calculated may algorithm only direction of the receiver (position is not included) with respect to the transmitter. 【0004】 ブラッド氏の装置と類似した装置は、医療患者の体内を移動するということから、カテーテルや内視鏡のようなプローブを追跡するのに有用である。 [0004] device similar to Brad's device, from the fact that moving the body of a medical patient, is useful in tracking a probe such as a catheter or endoscope. この適用方法では、十分な力を有する送信アンテナは、プローブの限られた大きさの中には適合しないことから、受信器がプローブの内部に位置するとともに送信器が患者の外部に位置するということが特に重要である。 In this application method, the transmitting antenna having a sufficient force, that since they are not satisfied in the limited size of the probe, a transmitter with the receiver is located inside of the probe is located external to the patient it is particularly important. このタイプの装置の代表的な従来技術が、本書であらゆる目的のために参照として引用している医療診断、処置、および結像装置“Medical Diagnosis, Treatment and Imaging System”題したPCTのWO96/05768に記載されている。 Typical prior art of this type of device, medical cites as a reference for all purposes herein diagnosis, treatment, and imaging equipment "Medical Diagnosis, Treatment and Imaging System" titled in PCT WO96 / 05768 It is described in. このような装置の医療分野への適用方法には、心筋血管再生術、バルーンカテーテル術、ステント植え込み術、心電図、および神経刺激電極の脳への挿入などがある。 The method of application to the medical field of such devices, myocardial revascularization, balloon catheterization, stenting, electrocardiogram, and the like inserted into the brain nerve stimulation electrodes. 【0005】 恐らく、この追跡法のうち、最も重要な適用方法は、アッカー(Acker)氏がPCT公開No. [0005] perhaps, out of this tracking method, the most important method of application, Mr. Acker (Acker) is PCT Publication No. WO95/09562に関連して米国特許第5,729,12 WO95 / 09562 in relation to the US Patent No. 5,729,12
9号に記載した体内誘導である。 An in-vivo induction was described in JP 9. CTやMRI画像のような患者の三次元画像を得ることができる。 Three-dimensional image of the patient, such as a CT or MRI image can be obtained. この画像には、患者の表面上の、あらかじめ決められた基準点の基準マーカーが含まれる。 The image on the surface of the patient, includes a reference marker of a predetermined reference point. プローブの受信器に類似した補助受信器を基準点に載置する。 Placing a similar auxiliary receiver to the receiver of the probe to the reference point. 補助受信器が受信した信号を使って、画像を基準の送信器フレームに対して位置決めし、画像の一片に重ねてプローブを表すアイコンを画像に対して正しい位置および方向に表示できるようにする。 Using a signal auxiliary receiver has received positioning image relative to the reference transmitter frame, superimposed on the piece of image to be displayed in the correct position and orientation of the icon representing the probe on the image. こうして医師は、患者の器官に対するプローブの位置および方向を見ることができるのである。 Thus the physician, it is possible to see the position and orientation of the probe to the patient's organs. 【0006】 WO96/05768は、プローブの内側寸法が小さいという、この装置に課せられたもう一つの制限を説明している。 [0006] WO96 / 05768 is that the inside dimensions of the probe is small, describes another restriction imposed on the apparatus. 従来の装置のほとんど、例えば、エグリ氏他の装置の場合、受信器のセンサは、フェライトコアに巻かれた同心の直交する三つのコイルである。 Most of the conventional apparatus, for example, in the case of Egli said another device, the sensor of the receiver is a three orthogonal coils concentric wound on a ferrite core. このコイルは、その中心が一致するという意味から同軸である。 The coil is coaxial in the sense that its center coincides. こうした十分な感度を有する受信器は、医療用プローブの内部には適さない。 Receiver having such sufficient sensitivity is not suitable for internal medical probe. したがって、WO96/05768は、共直線、すなわち三つの直交するコイルをその中心をプローブの軸に沿って位置させてWO96/05768の図3に示すように互いに前後に位置している。 Thus, WO96 / 05768 are co-linear, that is, located one behind the other to the center coil of three orthogonal as shown in Figure 3 of WO96 / 05768 by positioning along the axis of the probe. これにより、位置および方向の測定の正確性が低下する。 Thus, it decreases the accuracy of the position and direction of the measurement. なぜなら、三つの独立した磁場成分を空間の同じ点で検出するのではなく、この受信器は、三つの独立した磁場成分を、空間の中の、近接した三つの異なる点で検出するからである。 Because no three independent magnetic field components of detecting at the same point in space, the receiver is the three independent magnetic field components, in space, since detected at three different points in close proximity . 【0007】 WO96/05768に記載された装置のカテーテルの小さい内部寸法に対応するためのさらに大きな譲歩は、従来のフェライトコアではなく、空心に巻かれたコイルを使用していることである。 Furthermore large concessions to accommodate small internal dimensions of the catheter of the apparatus described in WO96 / 05768 is not a conventional ferrite cores, is that using a coil wound air-core. フェライトコアに巻かれた共直線コイルの相互連結の強さと、空間の中の三つの異なる点における三つの独立した磁場成分を測定することにより、これらの測定値がかなり歪曲し、一点で測定した値とは致命的に異なるという結果を招く。 And strength of the interconnection of colinear coils wound on a ferrite core, by measuring the three independent magnetic field components in three different points in space, these measurements are considerably distorted, was measured at a point values ​​and leads to results that fatal different. 【0008】 WO96/05768の装置のもう一つの欠点は、送信器のアンテナの形状である。 Another disadvantage of the device of WO96 / 05768 is in the form of a transmitter antenna. これらは、好ましくは三角形に配置した、三つの重ならない平坦な共面コイルである。 These are preferably arranged in a triangle, flat coplanar coils non-overlapping three. これらのコイルのうちの一つが送信する磁場の強さは、コイルからの距離の相反立方体に相当し、受信器は、通常、強さが大きく異なる磁場を検出するため、測定の位置と方向の正確性がさらに低下する。 The strength of the magnetic field one of these coils is transmitted corresponds to a reciprocal cube of the distance from the coil, the receiver is typically used to detect a very different magnetic field strengths, the position and direction of the measurement accuracy is further reduced. アッカー氏は、受信器から遠く離れた送信コイルに送信される力を自動的に増強することによってこの問題を解決している。 Acker solves this problem by automatically enhancing the force to be transmitted to the remote transmitter coil from the receiver. また、アッカー氏他に付与された米国特許第5,752, In addition, US Patent No. 5,752, issued to Acker other,
513号では、共面送信コイルを重ねることによってこの問題を解決している。 The 513 Patent, solves this problem by superimposing a coplanar transmission coil. 【0009】 アッカー氏他は、時間多重化DC信号を送信する。 [0009] Acker other sends a time-multiplexed DC signal. この時間多重化により、測定の速度が低下する。 This time multiplexing, the rate of measurement is lowered. WO96/05768で教示しているように周波数を多重化することでこの問題は克服できるが、送信コイルが非ゼロ送信周波数の相互インダクタンスで連結され、送信される磁場の形状が1個のコイルによる単純な形状でなく、いくつか連結したコイルに伴うさらに複雑な形状となってしまうという新しい問題が生じる。 WO96 / 05768 this issue by multiplexing a frequency as taught in the can overcome, the transmission coil are connected by mutual inductance of the non-zero transmission frequency, the shape of the magnetic field to be transmitted by one coil not a simple shape, newer problem becomes complicated shape occurs due to some linked coil. これにより、送信コイルに対する受信器の位置と方向の計算が複雑となり、速度が低下する。 Thus, the position and orientation calculation of the receiver becomes complicated for the transmission coil, speed decreases. 相互インダクションの修正“Mutual Induc Mutual induction of correction "Mutual Induc
tion Correction”と題したPCT公開WO97/36143では、各送信コイルにおいて他の送信コイルが生成した磁場を打ち消す逆磁場を生成することによってこの問題を解決している。 【0010】 受信器の位置と方向の算出速度が低下するもう一つの原因は、空間的に延在する送信器が必要とする計算の反復性である。上記の如く、ブラッド氏は、受信器の位置を反復的に計算している。DCの場合でも、アッカー氏他は、受信器の位置と方向を反復的に計算している。 【0011】 【発明が解決しようとする課題】 よって、患者の体内の医療用プローブを追跡するより高速で、より正確な方法の必要性が広く認識されているとともに、その方法を確立することが非常に有益である。 【0012】 【課題を解決するための手段】 本発 In PCT Publication WO97 / thirty-six thousand one hundred and forty-three entitled tion Correction ", solves this problem by generating a reverse magnetic field to cancel the magnetic fields other transmission coil is generated in each transmission coil. [0010] and the position of the receiver another reason for calculating the speed of direction is reduced, a repetitive calculations required by a transmitter to spatially extends. as described above, Brad said iteratively calculates the position of the receiver even if it has .DC, Acker other is the position and orientation of the receiver iteratively calculated. [0011] SUMMARY oF tHE iNVENTION Thus, in a patient's body a medical probe faster than tracking, with has been recognized widely need for more accurate method, it is very beneficial to establish the method. [0012] According to one aspect of the present onset によると、複数の第1のセンサを含み、それぞれの第1のセンサがベクトル力場の異なる成分を検出し、また、それぞれの第1のセンサがプローブ内の共通の基準点を中心として対称的に配設した二つのセンサ要素を含み、第1のセンサは、プローブの内部に取り付けられていることを特徴とする、プローブの位置と方向を追跡するための装置を提供している。 【0013】 本発明によると、(a)物体に三つの独立した電磁放射線のセンサを設ける工程と;(b)それぞれが基準枠の中に固定位置を有し、少なくとも一つが空間的に延在している三つの独立した送信アンテナを設ける工程と;(c)送信アンテナを使って電磁放射線を送信する工程であって、第1の送信アンテナは、第1のスペクトルの電磁放射線を送信し、第2の送信 According to comprise a plurality of first sensor, each of the first sensor detects the different components of the vector force field, also symmetrical each first sensor about a common reference point in the probe includes two sensor elements disposed in the first sensor is characterized in that is mounted inside the probe and provides a device for tracking the position and orientation of the probe. [0013 According to the present invention, process and providing a sensor of electromagnetic radiation independent three to (a) the object; has a fixed position in the (b) each of the reference frame, at least one of extend spatially a step providing three independent transmit antennas are; a step of transmitting electromagnetic radiation using the (c) transmitting antenna, first transmission antenna transmits the electromagnetic radiation of the first spectral, second transmission of ンテナは、第1のスペクトルとは別の第2のスペクトルの電磁放射線を送信し、第3の送信アンテナは、第1のスペクトルとは別の第3のスペクトルの電磁放射線を送信することを特徴とする工程と;(d)三つのセンサすべてにおいて複数回、電磁放射線の送信と同期をとって電磁放射線に対応する信号を受信する工程と;(e)信号から非反復的に物体の位置と方向を推測する工程とを含む、基準枠に対する物体の位置と方向を判定する方法を提供している。 【0014】 本発明によると、(a)複数の、少なくとも部分的に重なる送信アンテナと; Antenna is the first spectrum to transmit electromagnetic radiation of different second spectrum, a third transmit antenna, characterized in that the first spectrum transmit electromagnetic radiation of another third spectrum to process and; (d) a plurality of times in all three sensors, process and receiving a signal corresponding to the electromagnetic radiation takes the transmission and synchronization of the electromagnetic radiation; and non-iteratively the position of the object from (e) signal and a step to estimate the direction, provides a method for determining the position and orientation of the object relative to the reference frame according to the invention, a transmitting antenna which overlaps in part (a) of a plurality, at least partially.;
(b)送信アンテナを励磁して、各送信アンテナにそれぞれ異なるスペクトルを有する電磁放射線を同時に送信させる機構と;(c)電磁放射線に対応する信号を機能的に生成する、物体に付随する少なくとも一つの電磁場センサと;(d) (B) by exciting the transmitting antenna, at the same time a mechanism for transmitting electromagnetic radiation having different spectra to each transmit antenna; generating a (c) a signal corresponding to the electromagnetic radiation functionally one least associated with the object One of electromagnetic field sensor; (d)
信号から物体の位置と方向を推測する機構とを備えた、物体の位置と方向を判別するための装置を提供している。 And a mechanism to estimate the position and orientation of the object from the signal, and provides an apparatus for determining the position and orientation of the object. 【0015】 さらに、本発明によると、(a)複数の、少なくとも部分的に重なる送信アンテナと;(b)送信アンテナを励磁して、ある一つの独立した周波数と位相の電磁放射線を送信する機構であって、一つ置きの送信アンテナが送信した電磁放射線から各送信アンテナを減結合する機構をそれぞれの送信アンテナに含むことを特徴とする機構と;(c)物体に付随するとともに電磁放射線に対応する信号を機能的に生成する少なくとも一つの電磁場センサと;(d)この信号から物体の位置と方向を推測する機構とを備えた、物体の位置と方向を判別するための装置を提供している。 Furthermore, according to the present invention, (a) a plurality of transmit antennas at least partially overlap; by exciting the (b) transmit antennas, a mechanism for transmitting electromagnetic radiation of a single independent frequency and phase the electromagnetic radiation with the attendant (c) an object; a is, every other transmitting antenna mechanism and which comprises a mechanism for decoupling the respective transmission antennas from the electromagnetic radiation transmitted to each transmit antenna at least one electromagnetic field sensor generates a corresponding signal functionally; and a (d) a mechanism for guessing the position and orientation of the object from the signal, provides a device for determining the position and orientation of the object ing. 【0016】 さらに、本発明によると、(a)横方向の内寸が約2mm以下の機枠と;(b Furthermore, according to the present invention, and (a) the inner dimension in the transverse direction of about 2mm or less of the machine frame; (b
)機枠内に取り付けた、固体コアの周りに巻き付けたコイルを少なくとも一つ含むカテーテルを提供している。 ) Attached to the machine frame, a coil wound around a solid core provides a catheter comprising at least one. 【0017】 さらに、本発明によると、(a)プローブの内部に位置する、電磁放射線の受信器と;(b)身体の画像を撮るための装置と;(c)装置に対して固定した基準枠を形成するように装置に堅固に取り付けた少なくとも一つのアンテナを含む電磁放射線の送信器とを含む、体内でプローブを誘導するための装置を提供している。 Furthermore, according to the present invention, (a) located within the probe, the electromagnetic radiation receiver and; (b) apparatus for taking an image of the body and; (c) a fixed reference with respect to the apparatus and a transmitter of electromagnetic radiation comprising at least one antenna firmly attached to the device so as to form a frame, which provides an apparatus for inducing probe in the body. 【0018】 さらに、本発明によると、(a)プローブの内部に位置する、電磁放射線の第1の受信器と;(b)身体の画像を得るための装置と;(c)装置に対して固定した基準枠を形成するように装置に堅固に取り付けた電磁放射線の第2の受信器とを含む、体内でプローブを誘導するための装置を提供している。 Furthermore, according to the present invention, (a) located within the probe, and a first receiver for electromagnetic radiation; For (c) apparatus; (b) a device for obtaining images of the body and a second receiver of electromagnetic radiation rigidly attached to the device so as to form a fixed reference frame, provides a device for inducing probe in the body. 【0019】 さらに、本発明によると、(a)身体の画像を得るための装置を設ける工程と;(b)同時に、(i)身体の画像を撮り、(ii)画像に対するプローブの位置と方向を判定し、(c)その位置と方向により、身体の画像の上にプローブの表示を重ねて表す工程とを含む、体内でプローブを誘導する方法を提供している。 Furthermore, according to the present invention, (a) a step of providing a device for obtaining images of the body; (b) simultaneously, (i) taking an image of the body, the position and orientation of the probe with respect to (ii) the image determined by (c) the location and orientation, and a step of representing overlapping the display of the probe on the body of the image, it provides a method of inducing a probe in the body. 【0020】 さらに、本発明によると、一点で電磁場を検出する装置であって、少なくとも四つの検出要素を含み、そのうち少なくとも二つの検出要素は、その点から外れて位置していることを特徴とする装置を提供している。 Furthermore, according to the present invention, there is provided an apparatus for detecting an electromagnetic field at one point, it comprises at least four sensing elements, of which at least two detection elements, and being located off from that point which provides an apparatus for. 【0021】 さらに、本発明によると、(a)物体に三つの独立した電磁放射線のセンサを設ける工程と;(b)それぞれが基準枠の中に固定位置を有し、少なくとも一つが空間的に延在している三つの独立した送信アンテナを設ける工程と;(c)送信アンテナを使って電磁放射線を送信する工程であって、第1の送信アンテナは、第1のスペクトルの電磁放射線を送信し、第2の送信アンテナは、第1のスペクトルとは別の第2のスペクトルの電磁放射線を送信し、第3の送信アンテナは、第1のスペクトルとは別の第3のスペクトルの電磁放射線を送信することを特徴とする工程と;(d)三つのセンサすべてにおいて複数回、電磁放射線の送信と同期をとって電磁放射線に対応する信号を受信する工程と;(e)前記信号を振幅の組 Furthermore, according to the present invention, (a) a step of providing a sensor of three independent electromagnetic radiation with the object; (b) has a fixed position in each reference frame, at least one spatially process and providing three independent transmit antennas extending, comprising the steps of transmitting electromagnetic radiation using the (c) transmitting antenna, first transmission antenna transmits the electromagnetic radiation of the first spectral and, a second transmit antenna, the first spectrum to transmit electromagnetic radiation of different second spectrum, a third transmit antenna, electromagnetic radiation of a third spectrum different from the first spectrum a step and transmits a; plurality of times in all (d) three sensors, process and receiving a signal corresponding to the electromagnetic radiation takes the transmission and synchronization of the electromagnetic radiation; amplitude (e) the signal set of 、すなわち、前記センサそれぞれと、前記送信アンテナそれぞれに対する前記振幅の一つに関連付ける過剰決定した一組の一次方程式を立てる工程と; , I.e., a step of stand and each of the sensors, a set of linear equations that over-determined to be associated with one of the amplitude for each of the transmit antennas;
(f)前記一次方程式の組を解いて前記振幅を求める工程とを含む、基準枠に対する物体の位置と方向を判定する方法を提供している。 (F) said solving the set of linear equations and a step of obtaining the amplitude, it provides a method for determining the position and orientation of the object relative to the reference frame. 【0022】 さらに、本発明によると、(a)身体の画像を得るための装置を設ける工程と;(b)同時に、(i)身体の画像を撮り、(ii)身体の画像に対する位置と方向を判定し、(c)プローブの身体に対する位置と方向を獲得し、(d)両方の位置と両方の方向に従って、身体の画像の上にプローブの表示を重ねて表す工程とを含む、体内でプローブを誘導する方法を提供している。 Furthermore, according to the present invention, (a) a step of providing a device for obtaining images of the body; (b) simultaneously take images of (i) the body position and orientation relative to (ii) the body of the image determined, (c) acquiring the position and orientation relative to the body of the probe, according to the direction of both the position of both (d), and a step of representing overlapping the display of the probe over the body image, the body It provides a method of inducing probe. 【0023】 さらに、本発明によると、一点で電磁場を検出するための装置であって、(a Furthermore, according to the present invention, there is provided an apparatus for detecting an electromagnetic field at one point, (a
)第1のリード線と第2のリード線を含み、前記第1のリードが互いに電気接続されているとともにアースに接続されている二つの検出要素と;(b)差動増幅器であって、第2のリード線がそれぞれ差動増幅器の異なる入力端子に電気的に接続してあることを特徴とする差動増幅器とを含む装置を提供している。 A (b) a differential amplifier;) includes a first lead and a second lead, the first and two detection elements leads are connected to the ground together are electrically connected to each other It provides an apparatus comprising a differential amplifier, wherein the second leads are electrically connected to different input terminals of the differential amplifier, respectively. 【0024】 さらに、本発明によると、(a)端部を有する外側スリーブと;(b)端部を有し、外側スリーブ内に摺動可能に取り付けた内側スリーブと;(c)外側スリーブの端部を内側スリーブの端部と接続する第1の可撓性部材と;(d)第1の可撓性部材に取り付けた第1のコイルとを含むカテーテルを提供している。 Furthermore, according to the present invention, (a) an outer sleeve having an end; (b) has an end portion, an inner sleeve slidably mounted within the outer sleeve; (c) the outer sleeve It provides a catheter including a first coil attached in (d) of the first flexible member; first flexible member and connecting the ends with the end of the inner sleeve. 【0025】 さらに、本発明によると、(a)電磁場を送信するための少なくとも一つの送信アンテナと;(b)物体に付随しているとともに送信した電磁場の第1の構成要素に呼応する二つの検出要素を含む第1の電磁場センサであって、検出要素は、それぞれの検出器が第1のリードと第2のリードを有し、第1のリードが、互いに電気接続されているとともにアースに接続していることを特徴とする電磁場センサと;(c)第1の差動増幅器であって、第2のリードは、それぞれ第1の差動増幅器の異なる入力端子に電気接続されていることを特徴とする差動増幅器とを含む、物体の位置と方向を判定するための装置を提供している。 Furthermore, according to the present invention, at least one transmission antenna and for transmitting (a) electromagnetic field; two of response to the first component of the electromagnetic field sent with being associated with a (b) the object a first electromagnetic field sensor comprising a sensing element, the detection element, each detector having a first lead and a second lead, the first lead, the ground together are electrically connected to each other electromagnetic field sensor and which is characterized in that connected; a (c) a first differential amplifier, the second lead, it is electrically connected to a different input terminal of the first differential amplifier, respectively the includes a differential amplifier, wherein, provides an apparatus for determining the position and orientation of the object. 【0026】 さらに、本発明によると、(a)導電性表面と;(b)磁気透過性補償器と; Furthermore, according to the present invention, and (a) electrically conductive surface; and (b) a magnetically permeable compensator;
(c)補償器を表面に対して固定し、表面によって起きる外部電磁場の歪みを実質的に抑制するための機構とを含む結像装置を提供している。 (C) the compensator were fixed to the surface, providing an imaging device that includes a mechanism for substantially suppressing the distortion of an external electromagnetic field caused by surface. 【0027】 さらに、本発明によると、(a)第1の対の直径方向に対向する穴を含む機枠と;(b)第1の対の穴に取り付けた第1のコアと;(c)コアの周りに巻きつけた第1の導電性コイルとを含む電磁場を検出するための装置を提供している。 Furthermore, according to the present invention, (a) a machine frame and including a hole diametrically opposed first pair; a first core attached to (b) a hole of the first pair; (c ) provides a device for detecting an electromagnetic field comprising a first electrically conductive coil wound around the core. 【0028】 本発明によると、(a)実質的に円筒形のカテーテルと、(b)サテライトと;(c)カテーテルとサテライトが体腔に挿入された後、サテライトをカテーテルに対して固定位置および方向に可逆的に固定するための機構とを含む、体腔と相互作用するためのプローブを提供している。 [0028] According to the present invention, (a) and a substantially cylindrical catheter, (b) satellite and; after (c) the catheter and the satellite is inserted into the body cavity, a fixed position and orientation of the satellite relative to the catheter It provides a probe for including a mechanism for reversibly fixing, interact with a body cavity. 【0029】 本発明のそれぞれの受信センサは、プローブ内部の基準点に対して対称的に位置する二つのセンサ要素を含んでいるすべてのセンサ要素の対は、同じ基準点を共有しているので、測定する磁場成分は、従来の装置のようにプローブの横方向の内寸が限られているにもかかわらず、三つの異なる点で測定するのではなく、 Each of the receiving sensor [0029] The present invention, pairs of all sensor elements comprise two sensor elements positioned symmetrically with respect to a reference point of the internal probe, since they share the same reference point , the magnetic field component to be measured, despite the limited internal dimensions of the transverse probe as in the conventional device, instead of measuring at three different points,
一つの基準点の磁場成分値を表している。 It represents the magnetic field component value of one reference point. 基準点に対してセンサ要素を対称的に配設したことにより、測定する磁場成分は、個々の検出要素が基準点に中心を有していないにもかかわらず、基準点の磁場成分を表す。 By having the sensor elements symmetrically arranged with respect to a reference point, the magnetic field component to be measured, even though individual detector elements does not have a central reference point, it represents the magnetic field component of the reference point. この、基準点に中心を合わせていない状態を、ここでは、基準点に対して偏心した配設と呼ぶ。 This, the state in which no centered on the reference point, referred to herein as disposed eccentric with respect to the reference point. 【0030】 本発明の受信器の一つの好ましい実施形態では、センサ要素がヘリカルコイルである。 [0030] In one preferred embodiment of the receiver of the present invention, the sensor elements are helical coils. 各センサの内部では、コイルが互いに平行に、直列に接続されている。 Within the respective sensors, coils parallel to each other, are connected in series.
従来の受信器の場合のように、コイルは、センサ内でプローブの軸線上に中心を合わせて配置されている。 As in the case of the conventional receiver coil are arranged centered on the axis of the probe in the sensor. 異なるセンサのコイルが確実に互いに垂直となるよう、プローブの機枠には、互いに垂直な、直径方向に対向する対の穴を形成してあり、軸線がプローブの軸線に垂直であるコイルが、両端がそれぞれのコイルの端部を超えて延在するコアの周りに巻きつけられており、コアの両端がそれぞれの穴に取り付けてある。 As the coils of the different sensors is ensured perpendicular to one another, to the machine frame of the probe, mutually perpendicular, Yes to form a hole in pairs diametrically opposite, the coil axis is perpendicular to the axis of the probe, ends are wound around a core that extends beyond the end of the respective coils, both ends of the core is attached to each hole. 【0031】 本発明の受信器の、三つのセンサを有するもう一つの実施形態では、センサ要素がプローブの円筒形の内面形状に合わせて曲げた平坦な四角いコイルである。 The receiver of the present invention, in another embodiment having three sensors, a flat rectangular coil sensor element is bent to fit the cylindrical inner surface shape of the probe.
三つのセンサのセンサ要素は、円筒形表面の周りに交互配置されている。 Sensor element of the three sensors are alternately arranged around the cylindrical surface. この、 this,
第1の好ましい実施形態よりさらに好ましい実施形態の利点は、この好ましい実施形態はプローブの中に他の医療装置を挿入できる空間を残すことができるという点である。 An advantage of a further preferred embodiment than the first preferred embodiment, this preferred embodiment is that it is possible to leave a space for insertion of other medical devices in the probe. 【0032】 上記のように、いかなるセンサでも、コイルは、直列に接続されている。 [0032] As described above, in any sensor, the coils are connected in series. この接続は接地されている。 This connection is grounded. 各コイルの他方の端部は撚った対のワイヤのうち一方によって、差動増幅器の別の入力端子に接続されている。 By one of the other end twisted-pair of each coil wire is connected to another input terminal of the differential amplifier. 【0033】 本発明の受信器を内蔵した心臓カテーテルの好ましい実施形態において、カテーテルは、外側スリーブ内に摺動可能に取り付けた内側スリーブを有する。 In a preferred embodiment of the cardiac catheter with a built-in receiver of the present invention, the catheter has an inner sleeve slidably mounted within the outer sleeve. センサのうちの一つは、内側スリーブの内部に、カテーテルの先端に向かって取り付けた二つのコイルを含む。 One of the sensors, the interior of the inner sleeve comprises two coils mounted towards the distal end of the catheter. 内側スリーブの先端は、可撓性ストリップによって外側スリーブの先端に接続されている。 The tip of the inner sleeve is connected to the distal end of the outer sleeve by a flexible strip. 他のセンサは、それぞれ、内側スリーブの側面に位置する対の可撓性ストリップの対向する横方向の縁部に取り付けられた二つのコイルを有し、内側スリーブは対になった二つの部材の間を延在している。 Other sensors have respective two coils attached to the lateral edges of opposing flexible strip pairs flanking the inner sleeve, the inner sleeve of the two members in the pair It extends between. 内側スリーブが外側スリーブに対して延長位置にあるとき、可撓性ストリップは、内側スリーブに対して平坦な状態となり、カテーテルを患者の血管を介して患者の心臓に向けて操作することができるようになる。 When the inner sleeve is in the extended position relative to the outer sleeve, flexible strip becomes a flat condition relative to the inner sleeve, so that the catheter can be manipulated toward the patient's heart through a blood vessel of the patient become. カテーテルの端部を心臓の目標の箇所まで導入したら、内側スリーブを外側スリーブより後退した位置まで引き出すと、対の可撓性ストリップが、基準点と同心の円を形成する。 After the end of the catheter is introduced to a point target in the heart, when withdrawing the inner sleeve to a position retracted from the outer sleeve, flexible strip pair forms a circle of the reference point and coaxially. また、 Also,
可撓性ストリップの外側を向いた表面、そして任意で内側スリーブの先端には、 Outwardly facing surface of the flexible strip and the tip of the optionally inner sleeve, is
心臓の電気生理学的写像を行うための電極も取り付けてある。 Electrodes for performing electrophysiological mapping of the heart also is mounted. あるいは、内側スリーブの先端に取り付けた電極は、例えば心室の心拍急速時の治療の場合の心臓組織切除に使用することもできる。 Alternatively, electrodes attached to the tip of the inner sleeve can also be used for cardiac tissue ablation in the case of the treatment for example of ventricular rate in rapid time. 【0034】 本発明の心臓カテーテルのもう一つの好ましい実施形態では、内側および外側スリーブの先端を接続する膨張可能なバルーンを有する。 [0034] In another preferred embodiment of the cardiac catheter of the present invention, having an inflatable balloon that connects the front end of the inner and outer sleeve. 外側センサのコイルは、バルーンの外側表面上に取り付ける。 The outer sensor coil is attached on the outer surface of the balloon. 内側スリーブが外側スリーブより延長された位置にあるとき、バルーンは、内側スリーブに平坦にぴったりと接触した状態であり、カテーテルを患者の血管を介して患者の心臓に向けて操作することができる。 When the inner sleeve is in the position extended from the outer sleeve, the balloon is a contact with the flat snugly inside sleeve, the catheter can be manipulated toward the patient's heart through a blood vessel of a patient. カテーテルの端部を心臓の目的の箇所まで導入したら、内側のスリーブを外側スリーブより後退した位置まで引き出し、バルーンを基準点と同心の球形に膨張させる。 After the end of the catheter is introduced to a point of interest of the heart, pull the inner sleeve to a position retracted from the outer sleeve to inflate the balloon to the reference point and concentric spherical. 【0035】 本発明の受信器の主要な適用方法は、外部で生成された電磁放射線を受信することによってプローブを追跡することであるが、本発明の範囲には、外部で生成されたベクトル力場、例えば時変等方性弾性場の受信に基づいた同様の追跡も含まれる。 The principal application of the receiver of the present invention would be to track the probe by receiving electromagnetic radiation generated by the external, the scope of the present invention, a vector force generated by the external field also includes similar tracking based on the reception of varying isotropic elastic field time, for example. 【0036】 本発明による、受信器の送信器に対する位置と方向を推測するためのアルゴリズムは、同時出願中のイスラエル特許出願第122578号に説明しているアルゴリズムと類似している。 [0036] according to the present invention, an algorithm for estimating the position and orientation relative to the transmitter of the receiver is similar to the algorithm described in Israel Patent Application No. 122,578 in the co-filed. 受信器が受信した信号は、3x3の行列Mに変換される。 Signal received by the receiver is converted into matrix M of 3x3. Mの列は、送信した磁場の振幅の一次結合に相当する。 Column of M corresponds to a linear combination of the amplitude of the transmitted magnetic field. Mの行は、受信器のセンサに相当する。 Rows of M corresponds to the sensor of the receiver. 回転的に不変である3x3の位置行列Wと3x3の回転行列Tは、行列Mから非反復的に推測できる。 Rotation matrix T of the rotationally invariant 3x3 position matrix W and 3x3 in can not iteratively estimated from the matrix M. 送信アンテナに対する受信器の方向を表すオイラー角は、Tの要素から非反復的に算出され、受信器の送信アンテナに対する直交座標は、Wの要素から算出される。 Euler angles direction of the receiver with respect to the transmitting antenna is non-iteratively calculated from the element T, then the orthogonal coordinates to the transmission antennas of the receiver is calculated from the elements of W. 受信器の一連の位置と方向で受信器センサが受信した信号を明示的に測定するか、もしくはこれらの信号を受信器の一連の位置と方向で理論的予測することによる装置の予備較正を使用してオイラー角と直交座標の非反復的計算で使用する多項係数を求める。 Either explicitly measure the signal receiver sensor has received a series of position and orientation of the receiver, or using a pre-calibration of the device according to theoretical predictions of these signals at a series of positions and orientations of the receiver and determining the polynomial coefficients to be used in a non-iterative calculation of the orthogonal coordinates and Euler angles. 本質的には、反復計算にかかる時間が初期較正にかかる時間として使用されるのである。 In essence, time required for iterative calculation is being used as the time it takes the initial calibration. 本発明のアルゴリズムがIL122578と比較して簡素化されているのは、本発明の装置は、閉ループ装置であるということによるものである。 The algorithm of the present invention is simplified as compared to IL122578 the apparatus of the present invention is due to that it is a closed loop system. 【0037】 本発明の送信アンテナの好ましい形態は、平坦で実質的に共平面のコイルの組を少なくとも部分的に重ねたものである。 A preferred form of the transmitting antenna of the present invention has superposed pairs of substantially coplanar coils at least partially flat. アッカー氏他の好ましい配置とは異なり、各コイルが少なくとも他の一つのコイルに重なっていれば、すべてのコイルがすべての他のコイルに重なっている必要はない。 Unlike Acker another preferred arrangement, if overlap each coil of at least one other coil, all coils need not overlap with all other coils. 本発明の送信アンテナの最も好ましい形態は、三つのアンテナから構成されるものである。 The most preferred form of the transmit antennas of the present invention are those composed of three antenna. そのうちの二つのアンテナは、隣接し、外周を形成している。 Two antennas of which are adjacent, form a periphery. 第3のアンテナは、部分的に外周に追従しており、また、第1の二つのアンテナと部分的に重なっている。 The third antenna is following the partial periphery, also overlaps the first two antenna partially. Mの第1 The first of M 1
の列の要素は、第1の二つのアンテナに帰属する場の振幅の合計である。 The columns of elements, the sum of the amplitude of the field belonging to the first two antennas. Mの第2の列の要素は、第1の二つのアンテナに帰属する場の振幅の差である。 Elements of the second column of M is the difference between the amplitude of the field belonging to the first two antennas. またM The M
の第3の列の要素は、第3のアンテナに帰属する場の振幅と最初の二つのアンテナの一部に重なっているが第3のアンテナとは重ならない、第4のアンテナに帰属する場の振幅との間の差に相当するとともに、三つのアンテナすべてに帰属する場の振幅の一次結合である。 Elements of the third row is overlapped on a part of the field amplitude and first two antennas belonging to the third antenna does not overlap the third antenna, the field belonging to the fourth antenna with corresponding to the difference between the amplitude of a linear combination of the amplitudes of the field belonging to all three antennas. 【0038】 本発明のさまざまなアンテナが送信する信号は、異なった、そして独立したスペクトルを有する。 [0038] Various signal antenna transmits the invention, different and have independent spectra. ここで使用する“スペクトル”という用語は、送信した信号の振幅と位相の両方を周波数の関数として含む。 The term as used herein "spectrum" includes both of the transmitted signal amplitude and phase as a function of frequency. 従って、例えば、一つのアンテナがcosωtに比例する信号を送信し、もう一つのアンテナがsinωtに比例する信号を送信する場合には、その振幅のスペクトルがともにδ(ω)に比例しても、二つの信号は、その位相が異なるため、独立した周波数スペクトルを有しているといわれている。 Thus, for example, it transmits a signal in which one antenna is proportional to cos .omega.t, if another antenna transmits a signal proportional to sinωt can be proportional to the spectrum of the amplitude are both [delta] (omega), two signals, because the phase is different, are said to have an independent frequency spectrum. ここで使用する用語“独立したスペクトル”とは、あるスペクトルが他のスペクトルに比例していないということを意味する。 Here, the term used "independent spectrum", meaning that there spectrum is not proportional to the other of the spectrum. したがって、例えば、一つのアンテナがcosωtに相当する信号を送信し、もう一つのアンテナが2cosωtに相当する信号を送信する場合には、二つの信号のスペクトルは独立していないことになる。 Thus, for example, it transmits a signal in which one antenna corresponds to cos .omega.t, if another antenna transmits a signal corresponding to 2cosωt would spectra of the two signals are not independent. 本発明の範囲には、位相のみが異なり、 The scope of the present invention differs only phase,
周波数は同じである独立した送信信号も含まれるが、下に示す例では、周波数の内容が異なる独立した送信信号に限って説明している。 Although frequency also includes separate transmit signals are the same, in the example shown below, the contents of the frequency is described only different independent transmission signals. 【0039】 送信アンテナを減結合し、それぞれのアンテナに他のアンテナが送信する周波数と異なる単一の周波数でのみ送信させる、あるいは、二つのアンテナに単一の周波数で、ただし二つの信号の間をあらかじめ決められた位相関係に保ちながら送信させる、本発明が採用している方法とは、それぞれのアンテナを、他のアンテナが送信した場に対して開回路であるように見せる回路でアンテナを励振することである。 [0039] The transmitting antenna decouple each antenna other antenna to transmit only a single frequency different from the frequencies to be transmitted, or at a single frequency to the two antennas, but between the two signals It is allowed to transmit while keeping a predetermined phase relationship, and the method of the present invention is employed, the respective antenna, the antenna circuit seeming in open circuit with respect to a place where another antenna is transmitted it is to excite. そのため、本発明の励振回路には、コンデンサや抵抗器のような受動素子しか含まない従来の励振回路とは異なり、差動増幅器のような能動回路素子を含む。 Therefore, the excitation circuit of the present invention, unlike the conventional excitation circuit comprising only passive elements such as capacitors and resistors, including active circuit elements such as a differential amplifier. 痘励振回路は、アンテナに望ましい送信スペクトルの電流を印加する回路のことで、例えば、他のスペクトルを有する他のアンテナによる送信を検出して補償電流を生成する機能を有する、WO97/36143に記載のような回路とは異なる。痘励 oscillation circuit, that the circuit for applying a current of desired transmit spectrum to the antenna, for example, has a function of generating a compensation current to detect transmission by another antenna having other spectral, according to WO97 / thirty-six thousand one hundred forty-three different from the circuit, such as. 【0040】 体内誘導に関し、本発明の範囲には、患者の撮像と表示を同時に行い、患者の体内のプローブの表示を、患者に対して位置させ、方向付けたプローブと同様に画像に対して位置させ、方向付けた状態でその上に重ねて表示することを含む。 [0040] For induction body, the scope of the present invention, to display and imaging of the patient at the same time, the display of the patient's body of the probe, is positioned relative to the patient, relative to like the probe oriented image is positioned, it includes displaying on top thereof in a directed state.
これは、結像装置を送信器の基準のフレームに対して二つのうち一方に位置決めおよび方向付けすることによって達成できる。 This can be accomplished by positioning and orienting one of the two imaging devices with respect to the reference frame of the transmitter. いずれかの送信アンテナが結像装置に堅固に取り付けられているか、もしくは第2の受信器が結像装置に堅固に取り付けられており、結像装置の送信器に対する位置と方向は、送信器に対するプローブの位置と方向を判定するのと同様に判定する。 Either transmit antenna is rigidly attached to the imaging device, or the second receiver are rigidly attached to the imaging device, the position and orientation relative to the transmitter of the imaging device, for the transmitter as well as determining the position and orientation of the probe is determined. これにより、基準点と基準マーカーの必要がなくなる。 This eliminates the need for the reference point and the reference marker. 本発明の範囲には、二次元および三次元画像が含まれ、さらに、CT、MRI、超音波やX線透視などのような結像様態も含まれる。 The scope of the present invention include two-dimensional and three-dimensional image, further, CT, MRI, imaging aspects such as ultrasound or X-ray fluoroscopy are also included. 本発明が特に適した医療用途には、経食道心エコー、血管内超音波および心臓内超音波がある。 In medical applications to which the present invention is particularly suitable, there is a transesophageal echocardiography, intravascular ultrasound and intracardiac ultrasound. 体内誘導に関し、ここで使用する“画像”という用語は、患者の体内の画像であり、患者の外観の画像ではない。 Relates induction body, the term as used herein "image" is an image of the patient's body, not in patients with appearance of the image. 【0041】 ある環境では、本発明により、画像を見ながらプローブを患者の体内で誘導する前に撮像を行ったとしても、体内を容易に誘導できる。 [0041] In some environments, the present invention, while looking at the image of the probe as was captured prior to the induction in the patient, can be easily induced in the body. 第3の受信器を、医療処置を施す患者の手足に堅固に固定する。 The third receiver, firmly fixed to the limb of a patient subjected to medical treatment. 撮像している間、第3の受信器の結像装置に対する位置と方向は、上記のように判定する。 While imaging, a position and orientation with respect to the imaging apparatus of the third receiver is determined as described above. これにより、手足の画像に対する位置と方向が判定できる。 Accordingly, it determined position and orientation relative to the limbs of the image. その後、プローブが手足を通って移動している間、手足に対するプローブの位置と方向は、上記の第2の方法を使って判定し、 Thereafter, the position and orientation between a probe against limbs probe is moving through the limbs, it determines by using the second method described above,
結像と誘導を同時に行っている間、プローブを結像装置に対して位置付け、方向付ける。 While performing induction and imaging simultaneously positioning the probe relative to the imaging device directs. 手足に対するプローブの位置と方向と、画像に対する手足の方向と位置がわかれば、画像に対するプローブの位置と方向を推定するのは容易なことである。 The position and orientation of the probe to the limb, knowing the orientation and position of the limbs with respect to the image, is an easy to estimate the position and orientation of the probe with respect to the image. 【0042】 本発明に伴い、使用されている多くの結像装置は、導電性の表面を有する。 [0042] With the present invention, a number of imaging devices that are used have a surface conductivity. このような結像装置の一つの重要な例として、蛍光透視鏡があり、そのイメージ増倍管は、前面が導電性表面となっている。 One important example of such an imaging apparatus, there is a fluoroscope, the image intensifier tube has a front conductive surface. 本発明によると、結像装置は、本発明の送信アンテナが送信した電磁波によって導電性表面にうず電流が引き起こされた結果、導電性表面近傍の電磁場のゆがみを抑制する磁気透過性の補償器を備えている。 According to the present invention, the imaging device as a result of transmitting antenna is induced eddy currents in the conductive surface by electromagnetic wave transmission of the present invention, it suppresses the field distortion of the conductive surface near the magnetic permeability of the compensator It is provided. 【0043】 本発明の範囲には、本発明の受信器のような装置をカテーテルに後で取り付けて、患者の体腔の検査または治療用のプローブを改善するという方法も含まれる。 [0043] The scope of the present invention, a device such as a receiver of the present invention is attached later to the catheter also includes a method of improving the probe for examination or treatment of a patient's body cavity. テザーにより、装置とカテーテルが、患者の中に挿入されている間の装置とカテーテルの間の機械接続を緩和させることができる。 The tether device and catheter, it is possible to relax the mechanical connection between the device and the catheter while it is inserted into the patient. 装置とカテーテルが目的の体腔に到達したら、テザーを後退させて、装置をカテーテル上のポケットの中に引っ張る。 When the device and the catheter reaches the body cavity of purpose, and to retract the tether, pull the device in a pocket on the catheter. すると、ポケットが、カテーテルに対して固定した位置および方向に装置を保持する。 Then, the pocket holds the device in position and orientation is fixed relative to the catheter. 【0044】 【発明の実施の形態】 本発明は、固定基準枠に対する物体の位置および方向を追跡する装置および方法に関するものである。 [0044] DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus and method for tracking the position and orientation of the object relative to a fixed reference frame. 特に、本発明は、患者の体内にあるカテーテルや内視鏡のような医療法プローブの動きを追跡するのに使用できるものである。 In particular, the present invention that can be used to track the movements of Medical Law probe such as a catheter or endoscope is in a patient. 【0045】 本発明による遠隔追跡の原理と操作は、図面とそれに付随する説明によりより明らかとなろう。 The principles and operation of a remote tracking according to the present invention will become more apparent from the description accompanying drawing and its. 【0046】 図面に基づいて説明する。 [0046] will be described with reference to the accompanying drawings. 図1は、本発明の装置を一般的に表した図である。 Figure 1 is a diagram generally representing the apparatus of the present invention.
プローブ10の中には、受信器14が堅固に取り付けられている。 Some of the probe 10, the receiver 14 is attached rigidly. 受信器 14 Receiver 14
は、三つの磁場成分センサ16,18、および20を含み、それぞれが、電磁場の異なる成分を検出する。 Includes three magnetic field component sensor 16, 18, and 20, respectively, to detect the different components of the electromagnetic field. センサ16は、二つのセンサ要素16aおよび16b Sensor 16 includes two sensor elements 16a and 16b
を含む。 including. また、センサ18は、二つのセンサ要素18aおよび18bを含む。 The sensor 18 includes two sensor elements 18a and 18b. センサ20は、二つのセンサ要素20aおよび20bを含む。 Sensor 20 includes two sensor elements 20a and 20b. 一般的にセンサ要素は、コイルであり、検出する成分は、独立した磁場成分である。 Generally the sensor element is a coil component to be detected, an independent magnetic field components. センサ要素16 The sensor element 16
aおよび16bは、共通の基準点22の両側に等距離に位置している。 a and 16b are located equidistant on opposite sides of the common reference point 22. 同様に、 Similarly,
センサ要素18aおよび18bは、点22の両側に等距離に位置しており、センサ要素20aおよび20bも点22の両側に等距離に位置している。 Sensor elements 18a and 18b are located equidistant on opposite sides of the point 22 are located equidistant on opposite sides of the sensor elements 20a and 20b also point 22. 例に示したように、センサ16、18、および20は、プローブ10の長手の軸12に沿って直線状に並んでいるが、下で説明するように他の形状も可能である。 As shown in the example, the sensor 16, 18, and 20, but are lined up along the axis 12 of the elongated probe 10 is capable of other shapes as described below. 【0047】 図1の装置には、電磁放射線の送信器24も含まれる。 [0047] in the device of Figure 1, transmitter 24 of electromagnetic radiation it is also included. 送信器24には、励振回路32に接続した三つの実質的に共平面に並んだ矩形のループアンテナ26, The transmitter A 24, rectangle arranged in three substantially coplanar connected to the excitation circuit 32 of the loop antenna 26,
28,および30が含まれる。 28, and 30 are included. ループアンテナ26および28は、隣接しており、ループアンテナ30が部分的に重なっている。 Loop antennas 26 and 28 are adjacent, the loop antenna 30 overlap partially. 励振回路32は、適当な信号発生器と各ループアンテナ26,28および30を異なる周波数で励振するための増幅器を備えている。 Excitation circuit 32 includes an amplifier for exciting a suitable signal generator and each loop antenna 26, 28 and 30 at different frequencies. 送信器24が生成する電磁波を受信器14が受信する。 It is received by the receiver 14 an electromagnetic wave transmitter 24 is produced. これらの電磁波に対応する送信器14からの信号が、適当な増幅器とAD変換機を含む受信回路34に送信される。 Signal from the transmitter 14 corresponding to these electromagnetic waves are transmitted to the receiving circuit 34 including a suitable amplifier and AD converter. 受信回路34および励振回路32は、一般的に適当なプログラム化されたパーソナルコンピュータである制御処理装置36によって制御される。 Receiving circuit 34 and the excitation circuit 32 is controlled by the control processor 36 are generally suitable programmed personal computer. 制御処理装置36は、励振回路32に送信信号を生成させ、受信回路34に受信信号を受信させる。 Control processor 36 to generate a transmission signal to the excitation circuit 32, to receive the received signal to the reception circuit 34. また、制御処理装置36は、後に説明するアルゴリズムを実行して、プローブ10の位置と方向を推測する。 The control processor 36 executes an algorithm to be described later, to infer the position and orientation of the probe 10. 図1の装置は、閉ループ装置であり、受信器14からの信号の受信が送信器24による電磁波の送信と同期をとっていることがわかろう。 The apparatus of FIG. 1 is a closed loop system, it will Wakaro the reception of signals from the receiver 14 is taking an electromagnetic wave transmission and synchronization by transmitter 24. 【0048】 図2は、受信器14の特殊な、僅かに変形した実施例を示している。 [0048] Figure 2 is a receiver 14 special shows an embodiment slightly modified. 図2(a FIG. 2 (a
)は、受信器14をその機枠11に取り付けた状態のプローブ10の一部切り欠き斜視図である。 ) Is a partially cut-away perspective view of the probe 10 with attached receiver 14 to the machine frame 11. 図2(b)は、受信器14の回路図である。 Figure 2 (b) is a circuit diagram of a receiver 14. この実施例では、 In this embodiment,
センサ要素16a,16b,18a,および18bがフェライトコア70に巻き付けた導線のコイルである。 Sensor elements 16a, 16b, 18a, and 18b is a coil of wire wound around the ferrite core 70. コイル16aおよび16bは、互いに平行である。 Coils 16a and 16b are parallel to each other.
コイル18aおよび18bは、互いに平行であるとともにコイル16aおよび1 Coils 18a and 18b are coils 16a and 1 as well as a parallel
6bに垂直である。 It is perpendicular to the 6b. コイル16a,16b,18a,および18bは、すべて軸12に垂直である。 Coils 16a, 16b, 18a, and 18b are perpendicular all axis 12. 二つのセンサ要素20aおよび20bを有するセンサ20の代わりに、図2の実施形態は、フェライトコア70に巻きつけた導線からなる単一のコイル20′を有する。 Instead of the sensor 20 having a two sensor elements 20a and 20b, the embodiment of FIG. 2 has a single coil 20 'comprising a wound conducting wire on a ferrite core 70. コイル20′は、軸12に並行であり、よって、コイル16a,16b,18a,18bに垂直である。 Coil 20 'is parallel to the axis 12, thus, a vertical coil 16a, 16b, 18a, to 18b. コイル20′は、基準点2 Coil 20 ', the reference point 2
2に中心を有する。 2 to have a center. センサ16,18および20′は、撚った対のワイヤ38によって受信回路34に接続されている。 Sensors 16, 18 and 20 'are connected to the receiving circuit 34 by a wire 38 of twisted-pair. 図2Bの回路図に示すように、コイル1 As shown in the circuit diagram of Figure 2B, the coil 1
6aおよび16bは直列に接続されており、コイル18aおよび18bは、直列に接続されている。 6a and 16b are connected in series, the coils 18a and 18b are connected in series. 【0049】 図2のセンサ16,18および20′は、すべて同じ基準点22で磁場成分を測定するので、プローブ10がカテーテルの場合は、プローブ10の横方向の内径72は一般的に2mm未満と小さいが、コイル16a,16b,18a,18b The sensor 16, 18 and 20 'of FIG. 2, since the measuring magnetic field components all at the same reference point 22, if the probe 10 is a catheter, the lateral inner diameter 72 of the probe 10 is generally less than 2mm When small, the coils 16a, 16b, 18a, 18b
および20′を、受信信号に過度の歪みを引き起こすことなく、WO96/05 And 20 ', without causing undue strain on the received signal, WO96 / 05
768の空心の代わりにフェライトコア70に巻くことができる。 It can be wound on a ferrite core 70 instead of the 768 air-core. 【0050】 対のワイヤ38は、その対のワイヤ38と環境との間の電磁結合を抑制するため、特に、対のワイヤ38と送信器24の間の電磁結合を抑制するために撚ってある。 The pair of wires 38, in order to suppress the electromagnetic coupling between the pair of wires 38 and the environment, in particular, twisted in order to suppress the electromagnetic coupling between the pair of wires 38 and the transmitter 24 is there. 図2Cは、この電磁結合を抑制する本発明のもう一つの特徴をあらわす回路図である。 2C is a circuit diagram representing a further feature of the present invention to control the electromagnetic coupling. 図2Cは、センサ16を基準として示したものであるが、同じ機能がセンサ18にも準用される。 Figure 2C is shows the sensor 16 as a reference, the same functionality may be applied mutatis mutandis also to the sensor 18. 【0051】 コイル16aおよび16bは、その内側リード116aおよび116bによって直列に接続されている。 The coils 16a and 16b are connected in series by their inner leads 116a and 116 b. コイル16aの外側リード216aは、撚った対のワイヤ38のうちワイヤ38aによって受信回路34の差動増幅器128の正の入力端子126aに接続されている。 Outer leads 216a of the coil 16a is connected to the positive input terminal 126a of the differential amplifier 128 of the receiving circuit 34 by a wire 38a of the twisted-pair wires 38. コイル16bの外側リード216bは、撚った対のワイヤ38のうちのワイヤ38bによって差動増幅器128の負の入力端子126bに接続されている。 Outer leads 216b of the coil 16b is connected to the negative input terminal 126b of the differential amplifier 128 by a wire 38b of the twisted-pair wires 38. また、内側リード116aと116bは、ワイヤ122によってアース124に接続されている。 The inner leads 116a and 116b are connected to ground 124 by wire 122. 判りやすいように、ワイヤ38 As easy to understand, the wire 38
aは、実線で、ワイヤ38bは、点線で、またワイヤ122は、鎖線で示している。 a is a solid line, the wire 38b is also wire 122 by a dotted line, it is indicated by a chain line. 【0052】 図15は、プローブ10と受信器14の好ましい実施形態の部分分解斜視図である。 [0052] Figure 15 is a partially exploded perspective view of a preferred embodiment of the probe 10 and the receiver 14. 機枠11は、実質的に、内部に二つの凹部511および513が切り込まれた円筒形である。 Machine frame 11 is substantially a cylindrical two recesses 511 and 513 are cut therein. 各凹部511または513は、一対の直径方向に対向する穴を含み、穴510,512は、凹部511の境界に位置し、穴514,516は、凹部513の境界に位置している。 Each recess 511 or 513 includes a hole pair of diametrically opposed holes 510 and 512, located on the boundary of the recess 511, the holes 514 and 516 are located on the boundary of the recess 513. 矢印530および532は、機枠11の内部およびそこに沿った位置を説明するため、円筒形の座標系の三つの成分の内の二つを示すものである。 Arrows 530 and 532, for explaining the internal and position along the bottom of the machine frame 11, it illustrates two of the three components of the cylindrical coordinate system. 矢印530は、長手の方向を示している。 Arrow 530 indicates the direction of the longitudinal. 矢印532は、方位角方向を示している。 Arrow 532 indicates the azimuthal direction. 対の穴510、512は、対の穴514,516から長手方向および方位角方向にずれている。 Holes 510 and 512 of the pair is offset from the pair of holes 514 and 516 in the longitudinal direction and the azimuthal direction. 【0053】 コイル16aは、コア70aの周りに巻きついた導電性ワイヤのコイルである。 [0053] coil 16a is wound around the conductive coil of wire around a core 70a. コア70aは、穴514および516に取り付ける。 The core 70a is attached to the hole 514 and 516. すなわち、コア70aのコイル16aを超えて延在する端部518は、穴514に取り付けてあり、適当な糊によって定位置に堅固に固定されており、コア70aのコイル16aを超えて反対方向に延在する端部520は、穴516に取り付けられており、適当な糊によって定位置に堅固に固定されている。 That is, the end portion 518 that extends beyond the coil 16a of the core 70a is, is attached in the hole 514, which is rigidly secured in place by a suitable glue, in the opposite direction beyond the coil 16a of the core 70a end 520 extending is mounted in the hole 516, is rigidly secured in place by a suitable glue. 同様に、コイル18aは、コア70b Similarly, coils 18a, the core 70b
の周りに巻きつけた導電性ワイヤのコイルである。 A wound conductive coils of wire around. コア70bは、穴510および512に取り付けてある。 The core 70b is is attached to the holes 510 and 512. すなわち、コイル18aを超えて延在するコア70 In other words, the core 70 extending beyond the coil 18a
bの端部522が穴510に取り付けてあるとともに適当な糊によって穴510 Hole 510 by a suitable glue with b end 522 is attached to hole 510
の定位置に堅固に固定されており、コイル18aを超えて反対側に延在するコア70bの端部524は、穴512に取り付けてあるとともに適当な糊によって定位置に堅固に固定されている。 Of which is rigidly fixed in position, the end 524 of the core 70b extending to the opposite side beyond the coil 18a is rigidly secured in place by a suitable glue together it is attached to hole 512 . 【0054】 また、図15は、対の穴510,512からの対の穴514,516の好ましい方位角分離を表している。 [0054] Further, FIG. 15 shows a preferred azimuthal separation of holes 514, 516 pairs of the pair of holes 510 and 512. 対の穴514,516は、対の穴510,512から矢印532の方向に90°変位しているという意味から、対の穴510,51 In the sense that a pair of holes 514 and 516, are 90 ° displaced from the pair of holes 510, 512 in the direction of arrow 532, the hole pairs 510,51
2に対して垂直である。 It is perpendicular to the 2. これにより、コア70aがコア70bに対して垂直となり、コイル16aおよび18aが互いに垂直となる。 Thus, it is perpendicular to the core 70a is a core 70b, coils 16a and 18a are perpendicular to each other. 【0055】 プローブ10が心室のような体腔に入り込んで検査または治療するカテーテルである場合、機枠11は、ニチノール、チタン、イコネル、フィノックス、またはステンレス鋼のような非磁性金属からなるのが好ましい。 [0055] When the probe 10 is a catheter for examination or treatment enters the body cavity, such as ventricular, machine frame 11, Nitinol, titanium, Ikoneru, Fi Knox or that made of a non-magnetic metal such as stainless steel, preferable. よって、機枠11は、体腔に向けてプローブ10を挿入する血管の壁からの横方向の力を受けて曲がるよう十分な可撓性を有するとともに、受信器14を含むプローブ10の部分が体腔内部に到達した時に、コイル16aおよび18aを互いに垂直に取り付けた状態で、負荷がかかっていない状態に復旧するのに十分な弾性を有する。 Therefore, the machine frame 11, which has sufficient flexibility to bend receive a lateral force from the vessel wall to insert the probe 10 toward a body cavity, the portion of the probe 10 includes a receiver 14 cavity when it reaches the inside, has a state of attaching the coils 16a and 18a perpendicular to each other, a sufficient elasticity to recover to a state in which the load is not applied. 驚いたことに、機枠11の材料として導電性金属を使用すると、送信器24が生成した電磁波によって機枠11内に電流の渦が誘発されるにもかかわらず、受信器14 Surprisingly, the use of a conductive metal as a material of the machine frame 11, despite the eddy current is induced in the machine frame 11 by the electromagnetic wave transmitter 24 is generated, the receiver 14
が検出した電磁場が歪むことがないということがわかった。 There has been found that there is no possibility that the electromagnetic field which is detected is distorted. 穴510,512,5 Hole 510,512,5
14,516は、レーザ切断で非常に簡単に形成できる。 14,516 may be very easily formed by laser cutting. このようにして得られるコイル16aおよび18aの相互垂直性の正確性は、機枠11を固体の円筒形のブロックとして形成し、そのブロックにコイル16aおよび18aを受容する互いに垂直な凹部を穴開けした場合より優れていることがわかっている。 Accuracy of mutual perpendicularity of coil 16a and 18a obtained in this way, the machine frame 11 is formed as a block of a cylindrical solid, drilling mutually perpendicular recesses for receiving the coils 16a and 18a in the block it has been found that is better than when it is. 【0056】 コイル16bおよび18bは、直径方向に対向する、方位角方向および長手方向にずれた同様の対の穴に同様に取り付けられる。 [0056] coils 16b and 18b are diametrically opposed, mounted similarly to the hole of the same pair displaced azimuthally and longitudinally. これにより、コイル16aおよび16bは、互いに平行となり、また、コイル18aおよび18bが互いに平行となり、コイル16bおよび18bは、互いに垂直となる。 Thus, the coil 16a and 16b are mutually parallel, also, the coil 18a and 18b are parallel to each other, the coil 16b and 18b are perpendicular to each other. 【0057】 機枠11の別の構造(図示せず)では、機枠11は、コア70aおよび70b [0057] machine frame separate structure 11 (not shown), the machine frame 11, the core 70a and 70b
の端部518,520,522,524を受容する寸法の小型環形状の穴510 Hole 510 of the small ring shape sized to receive the end 518,520,522,524 of
,512,514および516を含む開放されたばね形状の枠として形成されている。 It is formed as a frame of the opened spring-shaped including 512, 514 and 516. 機枠11のこの実施形態のばね状の性質により、コイル16aおよび18 The spring-like nature of this embodiment of the machine frame 11, coils 16a and 18
aを内部に、端部518,520,522および524をそれぞれの穴に圧入することによって取り付けることができるようになり、また、機枠11を患者の体腔に向けて挿入している間に撓み、体腔内部に到着すると応力がかかっていない状態に戻るようになる。 A to the inside, able to be attached by press-fitting the end portions 518, 520, 522 and 524 to each well, also bending the machine frame 11 while inserted toward the body cavity of a patient , so back to the state that does not stress it takes when you arrive at the internal body cavity. 【0058】 図3は、可撓性のコネクタ40によって接続した二つの部分10aおよび10 [0058] Figure 3, two parts 10a are connected by a flexible connector 40 and 10
bを有すプローブ10の別形に取り付けた受信器14の軸方向断面図である。 Having a b is an axial sectional view of a receiver 14 which is attached to a variant of the probe 10. 図2に示すように、センサ16および18は空心に巻いた導電性ワイヤのコイルであり、軸12に垂直なセンサ要素16a,16b,18aおよび18bを含む。 As shown in FIG. 2 includes, sensors 16 and 18 are coils of conductive wire wound on an air core, perpendicular sensor element 16a to the shaft 12, 16b, the 18a and 18b.
センサ要素16a,16bは、互いに並行であり、センサ要素18aおよび18 Sensor elements 16a, 16b are parallel to each other, the sensor elements 18a and 18
bは、互いに並行であり、センサ要素16aおよび16bは、センサ要素18a b is parallel to each other, the sensor elements 16a and 16b, the sensor element 18a
および18bに垂直である。 And it is perpendicular to the 18b. センサ20は、二つのセンサ要素、空心上に導電性ワイヤを巻いたコイル20aおよび20bを含む。 Sensor 20 includes a coil 20a and 20b wound two sensor elements, a conductive wire on the air-core. コイル20aおよび20bは、基準点22から等距離であり、軸12に平行である。 Coils 20a and 20b are equidistant from the reference point 22, it is parallel to the axis 12. コイル16aおよび16 Coil 16a and 16
bのように、また、コイル18aおよび18bのように、コイル20aおよび2 As in b, also, as the coil 18a and 18b, the coil 20a and 2
0bも直列に接続してある。 0b also are connected in series. このプローブ10の別形は可撓性コネクタ40によりこのプローブ10の別形が医療患者の体内で移動する際、湾曲するように構成されている。 This variant of the probe 10 is another form of the probe 10 by a flexible connector 40 when moving in the body of a medical patient, and is configured to be curved. 対のセンサ要素16,18と20は、図3のプローブ10が真っ直ぐであり、図示のように、センサ要素16a、16bが基準点22の両側に等距離に対向しており、同様にセンサ要素18a,18bも基準点22の両側に等距離に対向しており、さらにセンサ要素20a,20bは、基準点22の両側に等距離で対向しているという意味合いから、基準点22に対し、対称に位置している。 Sensor elements 16, 18 and 20 of the pair is a straight probe 10 in FIG. 3, as shown, the sensor elements 16a, 16b are opposed equidistant on either side of the reference point 22, likewise the sensor element 18a, 18b also faces the same distance on either side of the reference point 22, further sensor elements 20a, 20b from the sense that is opposed by an equal distance on either side of the reference point 22, with respect to the reference point 22, symmetrical It is located in. 図3のプローブ10が真っ直ぐの場合、センサ要素16a,16b,18a When the probe 10 of FIG. 3 is a straight, sensor elements 16a, 16b, 18a
,18b,20a,20bは、すべて点22を交差する軸線12に沿って一直線上に並び、よって、点22に対して対称に配設されることになる。 , 18b, 20a, 20b are aligned on a straight line along the axis 12 which intersects all points 22, thus, will be disposed symmetrically with respect to the point 22. 【0059】 対のコイルを図2Aに示すように接続すると点22における磁場成分を表す信号を生成する16aと16bのような対のコイルの場合、二つのコイルは図4A [0059] When pairs of coil pairs, such as 16a and 16b for generating a signal representative of the magnetic field component at the point 22 when connected as shown in FIG. 2A coil, two coils Figure 4A
に示すように巻きが反対方向で、空間的に均一な時変磁場では、二つの対のコイル16aおよび16bに誘発された信号が互いに打ち消しあうかわりに互いに増強しあうように構成しなければならない。 Winding as shown in the in the opposite direction, the varying magnetic field when spatially uniform, must be configured to mutually enhance each other instead of the signal induced in the coils 16a and 16b of the two pairs cancel each other . 図4Bに示すような巻きが同じの対のコイル16aおよび16bは、点22で磁場成分の傾斜を測定するのに使用することができる。 Coils 16a and 16b of the pair of windings of the same, as shown in Figure 4B, can be used to measure the slope of the magnetic field component at point 22. あるいは、一つのコイルの上部が他のコイルの底部に接続している場合には、巻きが同じである対のコイルを使って磁場成分を測定することができる。 Alternatively, the upper portion of one coil is when connected to the bottom portion of the other coil, can be wound to measure magnetic field components with the pairs of coils are identical. 【0060】 図5は、受信器14の好ましい実施形態の第2のクラスを表している。 [0060] Figure 5 represents a second class of preferred embodiments of the receiver 14. 図5では、概念的に円筒形の表面を鎖線42と鎖線の円44で示している。 FIG. 5 shows schematically a cylindrical surface with a circular 44 of chain line 42 and dashed line. 図5に示した受信器14の実施形態には、三つのセンサ16,18,20が含まれており、 The embodiment of the receiver 14 shown in Figure 5 includes three sensors 16, 18, 20,
それぞれが二つずつのセンサ要素16cと16d、18cと18d、20cと2 Sensor element 16c and 16d of each two by two, 18c and 18 d, 20c and 2
0dを有している。 It has a 0d. 各センサ要素は、平坦で矩形のコイルであって、導電性ワイヤを多数回折り曲げて円筒形表面の形状と合致するアーチ型を形成している。 Each sensor element forms a a rectangular coil with flat, arched to match the shape of the cylindrical surface of the conductive wire multiple bent. センサ要素16c,18c,20cは、円44aを間挿し、センサ要素16d、18 Sensor element 16c, 18c, 20c is inserted between the circular 44a, the sensor element 16d, 18
d、20dは、円44bを間挿している。 d, 20d are inserted between the circle 44b. センサ要素16c、16dは、基準点22に対して対称的に配設され、すなわち、センサ要素16cおよび16dが基準点22の反対側に位置し、基準点22から等距離であり、点22の回りを約1 Sensor element 16c, 16d is symmetrically disposed with respect to the reference point 22, i.e., the sensor element 16c and 16d are located on the opposite side of the reference point 22, from the reference point 22 are equidistant, the point 22 around about 1
80ー回転させるとセンサ16cがセンサ16dと重なるように方向付けられていることを意味する。 80 ° rotation when the sensor 16c which means that are oriented so as to overlap the sensor 16d. 同様に、センサ要素18cおよび18dは、基準点22に対して対称に配設され、センサ要素20cおよび20dは、基準点22に対して対称に配設されている。 Likewise, sensor elements 18c and 18d are disposed symmetrically with respect to a reference point 22, the sensor element 20c and 20d are disposed symmetrically with respect to a reference point 22. センサ要素16cおよび16dは、磁場の一つの成分に呼応するようにセンサ要素16aおよび16bと同じように直列に接続されている。 Sensor elements 16c and 16d are connected in series like the sensor elements 16a and 16b so as to response to one component of the magnetic field. センサ要素18cおよび18dも同様に、第1の成分とは異なる、磁場の第2の成分に呼応するように直列に接続されており、また、センサ要素20cおよび20dも同様に、最初の二つの成分とは異なる、磁場の第3の成分に呼応するように直列に接続されている。 Similarly sensor elements 18c and 18 d, different from the first component are connected in series so as to response to the second component of the magnetic field, also, the sensor element 20c and 20d similarly, the first two different from the components are connected in series so as to response to the third component of the magnetic field. 最も好ましくは、センサ要素16c、16d、1 Most preferably, the sensor element 16c, 16d, 1
8c、18d、20c、20dが、これらの三つの磁場成分が直交するような寸法と距離をとる。 8c, 18 d, 20c, 20d is, these three magnetic field components takes dimensions and distances as orthogonal. 実際、センサ要素16c,16d,18c,18d,20cおよび20dが配設される円筒形表面は、プローブ10の内側表面でも、プローブ10の内側に嵌合するように適合した円筒形スリーブの外側表面でもよい。 In fact, the sensor element 16c, 16d, 18c, 18 d, 20c cylindrical surface and 20d are disposed also inside surface of the probe 10, the outer surface of the cylindrical sleeve adapted to fit inside the probe 10 But good. 円筒形スリーブの外側表面に形成された受信器14のこの実施形態の場合には、センサ要素16c,16d,18c,18d,20c,および20dは、写真製版やレーザトリミングを含むいくつかの標準的方法のいずれかによって製造する。 In this embodiment of the receiver 14 formed on the outer surface of the cylindrical sleeve, the sensor element 16c, 16d, 18c, 18 d, 20c, and 20d are several standard including photolithography or a laser trimming It is prepared by any of the methods. 図1 Figure 1
0は、センサ要素16c,16d,18c,18d,20cおよび20dの好ましい形状である電気コンダクタ19の平坦で矩形のスパイラル17を示したものである。 0, the sensor element 16c, 16d, 18c, 18 d, there is shown a rectangular spiral 17 flat electrical conductor 19 is the preferred shape of 20c and 20d. 判りやすいように、スパイラル17は4巻分しか示していない。 To be easy to understand, it spirals 17 shows only four volumes worth. しかし、スパイラル17は、数百巻から構成されるのが好ましい。 However, the spiral 17 is preferably constructed from a few hundred volumes. 例えば、コンダクタ19 For example, conductor 19
が幅0.25ミクロンであり、巻線の間隔が0.25ミクロンである、1.6m There is a wide 0.25 microns, spacing of the windings is 0.25 microns, 1.6 m
mの直径を有する円筒形表面を意図したスパイラル17は、167巻である。 Spiral 17 intended for cylindrical surface having a diameter of m is 167 vol. 【0061】 図12A,12Bおよび12Cは、本発明の心臓カテーテル300の先端を表している。 [0061] Figure 12A, 12B and 12C represent the tip of a cardiac catheter 300 of the present invention. 図12Aは、カテーテル300の一部切り欠き斜視図であり、後退した状態を示している。 12A is a partially cutaway perspective view of a catheter 300, shows the retracted state. 図12Bは、カテーテル300の拡張した状態を示した斜視図である。 Figure 12B is a perspective view showing the expanded state of the catheter 300. 図12Cは、カテーテル300の後退した状態を示す端面図である。 Figure 12C is an end view showing the retracted state of the catheter 300. カテーテル300は可撓性の円筒形外側スリーブ304に摺動式に取り付けた可撓性の円筒形内側スリーブ302を有する。 The catheter 300 has a flexible cylindrical inner sleeve 302 mounted slidingly on a flexible cylindrical outer sleeve 304. 内側スリーブ302の先端306 The tip of the inner sleeve 302 306
を外側スリーブ304の先端308に接続しているのは、4本の可撓性の矩形のストリップ310である。 From being connected to the tip 308 of the outer sleeve 304 is a rectangular strip 310 of the four flexible. 内側スリーブ302が外側スリーブ304に対してその拡張位置にあると、ストリップ310は、図12Bに示すように内側スリーブ302にじかに接触する。 When the inner sleeve 302 is in its extended position relative to the outer sleeve 304, the strip 310 contacts directly to the inner sleeve 302 as shown in FIG. 12B. 内側スリーブ302が、外側スリーブ304に対して後退位置にあるときには、ストリップ310は、図12Aに示すように外側に向かって円弧を描いて曲がる。 Inner sleeve 302, when in the retracted position relative to the outer sleeve 304, the strip 310 bends in an arc outward as shown in FIG. 12A. 【0062】 カテーテル300は、図1の受信器14と同じように、三つ一組の直交する電磁場成分センサ316,318および320を含む。 [0062] The catheter 300, like the receiver 14 of Figure 1, including the electromagnetic field component sensors 316, 318 and 320 to triplicate orthogonal. 第1のセンサ316は、ストリップ310aの対向する横方向の縁部312aおよび314aと、ストリップ310cの対向する横方向の縁部312cおよび314cに取り付けたコイル316aおよび316bを含む。 The first sensor 316 includes a transverse edges 312a and 314a facing the strip 310a, the coils 316a and 316b attached to the lateral edges 312c and 314c that face of the strip 310c. コイル316aは、横方向の縁部312aおよび312cに取り付けられている。 Coil 316a is attached to the lateral edges 312a and 312c. コイル316aは、横方向の縁部312aおよび312cに取り付けられている。 Coil 316a is attached to the lateral edges 312a and 312c. コイル316bは、横方向の縁部314a Coil 316b is lateral edges 314a
および314bに取り付けられている。 And it is attached to 314b. 第2のセンサ318は、ストリップ31 The second sensor 318, the strip 31
0bの対向する横方向の縁部312bおよび314bと、ストリップ310dの対向する横方向の縁部312dおよび314dに取り付けられている。 And lateral edges 312b and 314b facing = 0b, is attached to the lateral edges 312d and 314d facing the strip 310 d. コイル3 Coil 3
18aは、横方向の縁部312bおよび312dに取り付けられている。 18a is attached to the lateral edges 312b and 312d. コイル318bは、横方向の縁部314bおよび314dに取り付けられている。 Coil 318b is attached to the lateral edges 314b and 314d. 第3 Third
のセンサ320は、コイル320aおよび320bを含む。 The sensor 320 includes a coil 320a and 320b. 内側スリーブ302 The inner sleeve 302
は、図12Aで切り欠いてコイル320aおよび320bを示している。 Shows a coil 320a and 320b is cut away in FIG. 12A. わかりやすく説明するため、コイル316aおよび318aのワイヤを図12Aと図1 For clarity described, and Figure 12A the wire coils 316a and 318a 1
2Bに鎖線で示してあり、実際は、少なくとも9巻の直径45ミクロンの銅製ワイヤを使用しているが、図では、各コイルに対して2巻だけ示している。 2B is shown by the chain line in actually, the use of the copper wire of at least 9 volumes of diameter 45 microns, the figure shows only two volumes for each coil. コイル316aのワイヤは、内側スリーブ302を横方向縁部312aから横方向縁部312cまで通り抜けており、横方向縁部312aおよび312cと内側スリーブ302との交差点で終了しているのではない。 Wire coil 316a is passed through the inner sleeve 302 from lateral edge 312a to the lateral edge 312c, not than has ended at the intersection between the lateral edges 312a and 312c and the inner sleeve 302. 同様にコイル318aのワイヤも横方向縁部312bおよび312dと内側スリーブ302との交差点で終了していないが、代わりに横方向の縁部312bから横方向の縁部312dまで続いている。 Similarly although the wire of the coil 318a is also not finished at the intersection between the lateral edges 312b and 312d and the inner sleeve 302 and leads from the lateral edges 312b to the lateral edges 312d instead. また、説明をわかりやすくするため、横方向の縁部312は、カテーテル300の好ましい実施形態における実際の寸法よりずっと幅広く示してある。 Also, for ease of description, the lateral edges 312 is shown much wider than the actual size of a preferred embodiment of a catheter 300.
コイル320aと320bは、可撓性のコア(図示せず)の周りに巻き付けてある。 Coils 320a and 320b are are wrapped around a flexible core (not shown). 【0063】 カテーテル300の典型的な実施形態では、内側スリーブ302の長さは、拡張位置では、外側スリーブ304の長さを15.7mm超えている。 [0063] In exemplary embodiments of the catheter 300, the length of the inner sleeve 302 is in the extended position, exceeds 15.7mm length of the outer sleeve 304. また、カテーテル300の典型的な実施形態では、コイル320aおよび320bのそれぞれは、長さ1.1mm、直径約1.1mmで、約400巻の直径10ミクロンの銅線を含む。 Further, in the exemplary embodiment of a catheter 300, each of the coils 320a and 320b, a length 1.1 mm, diameter of about 1.1 mm, including copper wire about 400 volumes of 10 microns in diameter. 【0064】 コイル320aおよび320bは、平行であり、中心点322から等距離にある。 [0064] coils 320a and 320b are parallel, from the center point 322 equidistant. 図12Aおよび12Cに示すように、カテーテル300が開放され、その後退位置にくると、ストリップ310により形成された円弧が点322と同心になる。 As shown in FIGS. 12A and 12C, catheter 300 is opened and comes to its retracted position, the arc formed by the strip 310 is concentric with the point 322. これにより、コイル316a,316b,318aおよび318bはコイル316aおよび316bが互いに平行となり、コイル318aおよび318bが互いに平行となって円形状となり、点322と同心となるので、点322が電磁場測定における基準点となる。 Thus, the coil 316a, 316b, 318a and 318b become coils 316a and 316b are parallel to each other, become a circular shape becomes coils 318a and 318b are parallel to each other, since a point 322 concentric, the reference point 322 in the electromagnetic field measurement a point. 【0065】 拡張位置では、カテーテル300は、患者の血管を通って患者の心臓まで挿入できるよう細くなり、直径約2mmを下回るのが好ましい。 [0065] In the extended position, the catheter 300 through a patient's blood vessel narrows to be inserted to the patient's heart, preferably less than a diameter of about 2 mm. カテーテル300の先端が患者の心臓の目的の小室内に入ると、内側スリーブ302は、外側スリーブ304に対して引っ張られ、カテーテル300を後退位置に位置させる。 When the tip of the catheter 300 enters the small chamber of interest of the patient's heart, the inner sleeve 302 is pulled against the outer sleeve 304, to position the catheter 300 in a retracted position. センサ316,318および320は、後に説明する方法で、送信器24とともにカテーテル300の先端の、患者の心臓内での位置と方向を判定するのに使用する。 Sensors 316, 318 and 320, in a manner to be described later, for use with the transmitter 24 of the tip of the catheter 300, to determine the position and orientation in the patient's heart. 【0066】 ストリップ310の外側の面324には、四つの電極326が取り付けられている。 [0066] The outer surface 324 of the strip 310, four electrodes 326 are mounted. 内側スリーブ302の先端306には、電極328が取り付けられている。 The tip 306 of the inner sleeve 302, the electrode 328 is attached. 電極326および328は、患者の心臓の電気生理学的写像を行うのに使用する。 Electrodes 326 and 328 are used to perform electrophysiological mapping of the patient's heart. あるいは、電極328を介して選択した心臓組織に高周波の電力レベルをかけてその組織を切除し、心室の心拍急速のような症状の治療を行う。 Alternatively, by applying a high-frequency power level to the heart tissue selected via the electrode 328 to ablate the tissue, the treating conditions such as ventricular tachycardia. 【0067】 図13Aおよび13Bは、本発明の心臓カテーテルのもう一つの実施形態40 [0067] FIGS. 13A and 13B, another embodiment of a cardiac catheter of the present invention 40
0の先端を表した図である。 Is a diagram showing the tip of 0. 図13Aは、後退した位置で、カテーテル400の一部切り欠き側面図である。 Figure 13A is a retracted position, a side view partially cutaway of the catheter 400. 図13Bは、カテーテル400が後退位置にあるところを示した端面図である。 Figure 13B is an end view of the catheter 400 showed the place in the retracted position. カテーテル300のように、カテーテル400も可撓性円筒形外側スリーブ404に摺動可能に取り付けた可撓性円筒形内側スリーブ402を含む。 As in the catheter 300, the catheter 400 also includes a flexible cylindrical inner sleeve 402 mounted slidably in a flexible cylindrical outer sleeve 404. 内側スリーブ402の先端406を外側スリーブ404の先端408に接続しているのは単一の可撓性部材、すなわち膨張可能なラテックス製バルーン410である。 Single flexible member to connect the tip 406 of the inner sleeve 402 to the tip 408 of the outer sleeve 404, that is, an inflatable latex balloon 410. 内側スリーブ402が外側スリーブ404に対して拡張位置にあるときには、バルーン410は、内側スリーブ402に直接接触する。 When the inner sleeve 402 is in the extended position relative to the outer sleeve 404, the balloon 410 is in direct contact with the inner sleeve 402.
カテーテル400の図示した先端が患者の心臓の目的の小室に導入されると、内側スリーブ402が後退位置まで引き出され、バルーン410が膨張して球形となる。 When illustrated the tip of the catheter 400 is introduced into the chamber of the purpose of the patient's heart, the inner sleeve 402 is drawn to the retracted position, the spherical balloon 410 is expanded. 【0068】 カテーテル300と同様、カテーテル400も、図1の受信器14と同様に三つ一組の直交する電磁場成分センサ416,418および420を含む。 [0068] Similarly to the catheter 300, the catheter 400 also includes an electromagnetic field component sensors 416, 418 and 420 perpendicular to the triplicate in the same manner as the receiver 14 of Figure 1. 第1のセンサ416は、バルーン410の外側表面412に示すように取り付けた平行なコイル416aおよび416bを含む。 The first sensor 416 includes a parallel coils 416a and 416b mounted as shown on the outer surface 412 of the balloon 410. 第2のセンサ418は、図示のように外側表面412上のコイル416aおよび416bに直交して取り付けた平行なコイル418aおよび418bを含む。 The second sensor 418 includes a parallel coils 418a and 418b mounted perpendicular to the coils 416a and 416b on the outer surface 412 as shown. 第3のセンサ420は、コイル420a The third sensor 420, the coil 420a
および420bを含む。 And a 420b. 図13Aにおいて、バルーン410および内側スリーブ402は、切り欠いてコイル420aおよび420bを示している。 In FIG. 13A, the balloon 410 and inner sleeve 402 shows a coil 420a and 420b is cut away. コイル42 Coil 42
0aおよび420bは、平行であり、中心点422から等距離にある。 0a and 420b are parallel, from the center point 422 equidistant. カテーテル400は、開放され、後退位置にあり、バルーン410が球形に膨張しており、外側表面412は点422と同心の球形となっている。 The catheter 400 is opened, in a retracted position, the balloon 410 has been inflated to a spherical shape, the outer surface 412 has a point 422 and the concentric spherical. これにより、コイル4 As a result, the coil 4
16a,416b,418aおよび418bは、点422と同心の円形となり、 16a, 416b, 418a and 418b becomes the point 422 and concentric circular,
点422は、電磁場測定用の基準点となる。 Point 422 is a reference point for the field measurement. 【0069】 カテーテル300の場合と同様、カテーテル400も電極326と類似した四つの電極426を外表面412上に、また、電極328と類似した電極428を内側スリーブ402の先端406に有する。 [0069] As with the catheter 300 has four electrodes 426, similar to catheter 400 also electrodes 326 on the outer surface 412, also the electrodes 428 similar to the electrode 328 at the tip 406 of the inner sleeve 402. 【0070】 図6は、ループアンテナ26,28および30の平面図である。 [0070] Figure 6 is a plan view of the loop antenna 26, 28 and 30. ループアンテナ26は、脚部26a,26b,26cおよび26dを有する矩形である。 Loop antenna 26 is a rectangle having legs 26a, 26b, 26c and 26 d. ループアンテナ28は、ループアンテナ26と同じ形状寸法であり、脚部28a、2 Loop antenna 28 is the same shape and size as the loop antenna 26, the legs 28a, 2
8b、28cおよび28dを有する。 8b, with a 28c and 28d. 脚部26bと28dは隣接している。 The legs 26b and 28d are adjacent. ループアンテナ30も脚部30a、30b、30c、および30dを有する矩形である。 Loop antenna 30 is also the legs 30a, a rectangular with 30b, 30c, and 30d. 脚部30aは、脚部26aと28aに重なる。 Leg 30a overlaps the legs 26a and 28a. また、脚部30bは、脚部2 In addition, the legs 30b is, leg 2
8bの上半分に重なり、脚部30dは、脚部26dの上半分に重なっているので、ループアンテナ30は、ループアンテナ26の半分とループアンテナ28の半分と重なる。 It overlies half of 8b, the legs 30d, since overlaps the upper half of the leg portion 26 d, the loop antenna 30, overlaps with the half of the half and the loop antenna 28 of the loop antenna 26. 図6に点線で示しているのは、第4の矩形ループアンテナ46と第5の矩形ループアンテナ48であり、送信器24の一部ではないが、後の説明に必要なため記してある。 What indicated by a dotted line in FIG. 6, the fourth rectangular loop antenna 46 is a fifth rectangular loop antenna 48 are not part of the transmitter 24, it is noted for necessary to explain later. ループアンテナ46は、ループアンテナ30と同じ形状寸法であり、ループアンテナ30と重ならないループアンテナ26および28の半分と重なっている。 Loop antenna 46 is the same shape and size as the loop antenna 30, overlaps a half of the loop antenna 26 and 28 which do not overlap the loop antenna 30. ループアンテナ48は、ループアンテナ26および28によって限定される外周と適合する。 Loop antenna 48 is compatible with the outer periphery to be limited by the loop antenna 26 and 28. 【0071】 本発明の装置を操作する好ましい態様を理解するには、図6に示す5つすべてのアンテナを有する同様の装置を操作する、時間領域多重化に基づいた好ましくない第1の態様を考えるとよい。 [0071] To understand the preferred embodiments for operating the apparatus of the present invention manipulates a similar device having all five antenna shown in FIG. 6, the first embodiment is not preferred based on time domain multiplexing it may be considered. この好ましくない態様では、ループアンテナ4 This undesirable aspect, the loop antenna 4
8は、角周波数ω の正弦波電流を使って励振される。 8 is excited with a sinusoidal current of angular frequency omega 1. すると、ループアンテナ26および28は、角周波数ω の反対方向の正弦波電流によって励振される。 Then, the loop antenna 26 and 28 is excited by the opposite direction of the sinusoidal current of angular frequency omega 1.
最終的にループアンテナ30および46は、角周波数ω の反対方向の正弦波電流によって励振される。 Finally the loop antenna 30 and 46 are excited by the opposite direction of the sinusoidal current of angular frequency omega 1. この励振シーケンスの考えは、まず、図6に示すように水平方向および垂直方向の両方に空間的に対称である送信器の上方に磁場を作り、次に水平方向には非対称であって垂直方向には対称である送信器の上方に磁場を作り、最後に水平方向に対称であって垂直方向に非対称である磁場を作るためのものである。 Teachings of the excitation sequence, first, make a horizontal direction and a magnetic field above the transmitter is spatially symmetrical both vertically as shown in FIG. 6, then the vertical direction be asymmetric in the horizontal direction to create a magnetic field above the transmitter is symmetric, is for the last make the magnetic field is asymmetric in the vertical direction be symmetrical in the horizontal direction. これらの三つの磁場は、一次独立であり、これら三つの磁場はすべて、送信器全体に渡り大きい振幅を有する。 These three fields are linearly independent, all of these three magnetic fields have a large amplitude throughout transmitter. このようにして生成された電磁波に呼応する受信器14の三つのセンサによる信号出力は、受信回路34によってtm回サンプリングされる。 Signal output by the three sensors of the receiver 14 responsive to this way electromagnetic waves generated are tm times sampled by receiving circuit 34. サンプリングされる信号は: 【0072】 【数1】 ループアンテナ48からは、 s im =c i,1 cosω +c i,2 sinω The signal sampled is: [0072] Equation 1] from the loop antenna 48, s 0 im = c 0 i , 1 cosω 1 t m + c 0 i, 2 sinω 1 t m ループアンテナ26および28からは、 s im =c i,1 cosω +c i,2 sinω From the loop antenna 26 and 28, s h im = c h i , 1 cosω 1 t m + c h i, 2 sinω 1 t m ループアンテナ30および46からは、 s im =c i,1 cosω +c i,2 sinω From the loop antenna 30 and 46, s v im = c v i, 1 cosω 1 t m + c v i, 2 sinω 1 t m でありiは、対応する信号を受信するセンサを示す。 By and i indicates a sensor for receiving a corresponding signal. 【0073】 係数c i,1 、c i,1 、c i,1は、受信した信号の同相の振幅である。 [0073] coefficients c 0 i, 1, c h i, 1, c v i, 1 is the amplitude of the phase of the received signal. 係数c i,2 、c i,2 、c i,2は、受信した信号の直角位相の振幅である。 Coefficients c 0 i, 2, c h i, 2, c v i, 2 is the amplitude of the quadrature of the received signal. ω は、受信器14をループアンテナによって生成された磁場の近くに位置させることができるよう、充分低くなっているので、原則的には直角位相は、全くゼロでなければならない。 omega 1 is such that it is possible to position the receiver 14 near the magnetic field generated by the loop antenna, so has sufficiently low, in principle the quadrature must be absolutely zero. 例えば受信回路34においては、位相のゆがみが避けられないため、直角位相は、通常ゼロではない。 For example, in the receiving circuit 34, since the distortion of the phase can not be avoided, quadrature is not a normal zero. 【0074】 振幅c ij ,c ijおよびc ij (j=1,2)は、ループアンテナ2 [0074] amplitude c 0 ij, c h ij and c v ij (j = 1,2), the loop antenna 2
6,28および30のみを使用して得ることができるのである。 You but they can be obtained using the 6, 28 and 30 only. 角周波数ω の同一正弦電流で別々に、ループアンテナ26,28および30を励振することによって得られるサンプリングする信号は: 【0075】 【数2】 ループアンテナ26からは、 s im =c cosω m+ sinω Separately in the angular frequency omega 1 of the same sinusoidal current, the signal to be sampled is obtained by exciting the loop antenna 26, 28 and 30: [0075] From Equation 2] loop antenna 26, s 1 im = c 1 i cosω 1 t m + c 2 i sinω 1 t m ループアンテナ28からは、 s im =c cosω m+ sinω From the loop antenna 28, s 2 im = c 3 i cosω 1 t m + c 4 i sinω 1 t m ループアンテナ30からは、 s im =c cosω m+ sinω From the loop antenna 30, s 3 im = c 5 i cosω 1 t m + c 6 i sinω 1 t m 【0076】 係数c ,c ,c は、同相振幅であり、係数c ,c ,c [0076] coefficients c 1 i, c 3 i, c 5 i are in-phase amplitude, coefficients c 2 i, c 4 i, c 6 は、直角位相の振幅である。 i is the amplitude of the quadrature. 同じ電流Jが内部を流れるときにループアンテナ26および28によって放射された磁場は、電流Jが内部を流れるときにループアンテナ48が生成する磁場と同じであるため、 【0077】 【数3】 c i,1 =c +c (1) c i,2 =c +c (2) 定義によると、 c i,1 =c −c (3) c i,1 =c −c (4) 【0078】 最後に、ループアンテナ48が放射する磁場も、ループ30および46を通って流れる同様の電流によってエミュレートされる可能性があるため、 【0079】 【数4】 c i,1 =2c −c −c (5) c i,2 =2c −c −c (6) 【0080】 本発明の装置の操作における好ましい Magnetic field radiated by the loop antenna 26 and 28 when the same current J flows through the interior is the same as the magnetic field loop antenna 48 generates when current J flows through the interior, [0077] Equation 3] c 0 i, 1 = c 1 i + c 3 i (1) c 0 i, 2 = according to c 2 i + c 4 i ( 2) defines, c h i, 1 = c 1 i -c 3 i (3) c to h i, 1 = c 2 i -c 4 i (4) [0078] Finally, the magnetic field loop antenna 48 radiates also, could be emulated by the same current flowing through the loop 30 and 46 Therefore, [0079] Equation 4] c v i, 1 = 2c 5 i -c 1 i -c 3 i (5) c v i, 2 = 2c 6 i -c 2 i -c 4 i (6) [ preferred in 0080] operation of the apparatus of the present invention 様では、ループアンテナ26,28および30は、それぞれ角周波数ω 、ω 、およびω の正弦波と同時に励振される。 Than As, the loop antenna 26, 28 and 30, respectively angular frequency omega 1, omega 2, and omega 3 are simultaneously excited with a sine wave. ここでサンプリングされる信号は、 【0081】 【数5】 s im =c i1 cosω +c i2 sinω +c i3 cosω Signal sampled here, [0081] Equation 5] s im = c i1 cosω 1 t m + c i2 sinω 1 t m + c i3 cosω 2 t m +c i4 sinω +c i5 cosω +c i6 sinω + C i4 sinω 2 t m + c i5 cosω 3 t m + c i6 sinω 3 t m (7) 【0082】 ここで、振幅c i1とc i2は、周波数ω を指し、振幅c i3 ,c i4は、 (7) [0082] Here, the amplitude c i1 and c i2 refers to the frequency omega 1, the amplitude c i3, c i4 is
周波数ω を指し、振幅c i5およびc i6は周波数ω を指す。 Refers to the frequency omega 2, the amplitude c i5 and c i6 refer to frequencies omega 3. サンプリングされた信号は、受信器14の各センサ毎に1行、合計3行および一回一列の回数t だけの列の行列sに並べられる。 The sampled signal is one row for each sensor of the receiver 14, are arranged in a matrix s only column number t m of total 3 lines and once a row. 振幅c ijは、3行6列の行列cに並べられる。 Amplitude c ij are arranged in a matrix c of 3 rows and 6 columns. 行列sおよびcは、6行および行列sと同じ数の列の行列Aによって関連付けられる。 Matrix s and c are related by the matrix A of the same number of columns and 6 rows and matrix s. 【0083】 【数6】 s=cA (8) 【0084】 ほとんどの場合、行列sは6列よりずっと多くの列を含み、方程式(8)は、 [0083] [6] s = cA (8) [0084] In most cases, the matrix s includes many more columns than six columns, equation (8),
かなりの過剰決定となる。 A considerable over-determined. 送信周波数と受信回数がわかっているので行列Aが算出できる。 Matrix A can be computed since the number of times of reception is known as the transmission frequency. 方程式(8)は、AA −1 =I(Iは6x6の単位行列)のように、 Equation (8), like the AA -1 = I (I is a unit matrix of 6x6),
両辺にA −1で表される行列、すなわち行列Aの逆行列を掛けることによって解くことができる。 Matrix expressed by A -1 in both sides, i.e. the inverse matrix of the matrix A can be solved by multiplying the. 逆行例A −1は、一つだけではない。 Retrograde Example A -1 is not only one. 特定の逆行列A −1は、 Specific inverse matrix A -1 is
周知の判定基準によって選択することができる。 It can be selected by known criteria. 例えば、A −1は、最小L ノルムのAの逆行列でもある。 For example, A -1 is also the inverse of the minimum L 2 norm of A. あるいは、行列cは、方程式(8)の一般化逆行列: 【0085】 【数7】 c=sA (AA −1 (9) 【0086】 としても求めることができる。 Alternatively, the matrix c is a generalized inverse matrix of equation (8): [0085] can also be obtained as Equation 7] c = sA T (AA T) -1 (9) [0086]. ここでTは、転置行列を意味する。 Where T means the transposed matrix. 一般化逆行列は、方程式(8)の暗黙最小二乗解法であるという利点を有する。 Generalized inverse matrix has the advantage of being implied least squares solution of equation (8). 【0087】 サンプル回数tmが均等である特別な場合には、方程式(8)の解は、WO9 [0087] If the sample number of times tm is a special uniform, the solution of the equation (8), WO9
6/05768の相互相関と数学的に同じである。 6/05768 is a cross-correlated with mathematically same. 方程式(8)により、受信器14からの信号のサンプリングを通常と異なる回数行うことができる。 The equation (8), the sampling of the signal from the receiver 14 can be performed at different times normal. さらに、 further,
基本周波数の整倍数である周波数ω 、ω 、ω を使用する特別な利点はない。 Frequency ω 1 is an integer multiples of the fundamental frequency, ω 2, there is no particular advantage to use the ω 3. 間隔の小さい周波数を使用すると、二つの信号の周波数が同じで位相が異なるという特別な場合を除いては、測定時間が少なくとも約2π/△ω(△ωは最小周波数間隔)が必要であるが、受信回路34における狭帯域フィルタを使用することができる。 With small frequency spaced, with the exception of the special case of frequency in phase of the two signals are different, the measurement time is required (minimum frequency interval △ omega) of at least about 2 [pi / △ omega , it can be used narrow-band filter in the receiving circuit 34. 【0088】 受信器14が送信器24の近くの磁場にあるので、方程式(7)の係数c ijは、係数c と同じである。 [0088] Since the receiver 14 is in the near field of the transmitter 24, the coefficient c ij of equation (7) is the same as the coefficient c j i. 方程式(1)〜(6)がまだ成り立つので、同相行列 【0089】 【数8】 Since the equation (1) to (6) still holds, in-phase matrix [0089] [number 8] 【0090】 または直角位相行列 【0091】 【数9】 [0090] or the quadrature-phase matrix [0091] [number 9] 【0092】 の二つの3x3の行列Mのいずれかを行列cの要素から形成して、同時出願中のイスラエル特許出願No. [0092] formed from either the matrix c elements of the matrix M of the two 3x3 of Israel patent application co-pending No. 122578の説明に従ってさらに処理することができる。 It can be further processed as described in 122578. 本発明の装置は、閉ループ装置であるため、同時出願のイスラエル特許出願No.122578の対応する行列とは異なり、Mに記号の曖昧性はない。 The apparatus of the present invention are the closed loop system, unlike Israel Patent Application No.122578 corresponding matrix of co-pending, no ambiguity symbols M. 【0093】 Tをプローブ10の送信器24の基準枠に対する回転を限定する直交行列とする。 [0093] The orthogonal matrix to limit the rotation of the T with respect to the reference frame of the transmitter 24 of the probe 10. Mを次のような形式で表す。 The M expressed in the following format. 【0094】 【数10】 M=ET T (12) 【0095】 ここで、T は、直交行列であり、Eは、一般的に非直交行列である。 [0094] Equation 10] M = ET 0 T (12) [0095] Here, T 0 is an orthogonal matrix, E is a generally non-orthogonal matrix. 一般的にT とEは、プローブ10の送信器24の基準枠に対する位置の関数である。 Generally T 0 and E is a function of the position relative to the reference frame of the transmitter 24 of the probe 10. 【0096】 【数11】 W =MM =ET TT =EE (13) 【0097】 W は、実数であり、対称である。 [0096] Equation 11] W 2 = MM T = ET 0 TT T T 0 T E T = EE T (13) [0097] W 2 is a real number, is symmetrical. よってW =Pd =(PdP と表すことができ、ここでd は、対角行列であり対角要素は、W の(実数の整数)固有値であり、Pは、列がW の固有ベクトルに相当する行列である。 Thus W 2 = Pd 2 P T = can be expressed as (PdP T) 2, where d 2 is a diagonal matrix diagonal element is the (real integer) eigenvalues W 2, P is , it is a matrix in which the columns correspond to the eigenvectors of W 2. また、W=PdP =Eも対称である。 In addition, W = PdP T = E is also symmetrical. 方程式(12)に代入すると、 【0098】 【数12】 M=PdP T (14)となる。 Substituting into the equation (12), and [0098] [number 12] M = PdP T T 0 T ( 14). よって T=T Pd M (15)である。 Thus a T = T 0 T Pd 1 P T M (15). 【0099】 T がわかっていれば、T、よってプローブ10の送信器24の基準枠に対する方向を方程式(15)を使って求めることができる。 [0099] Knowing the T 0, T, thus the direction relative to the reference frame of the transmitter 24 of the probe 10 can be found using equation (15). 【0100】 特定の形状の送信器24のアンテナの場合は、T は二つの異なる較正手順のいずれかによって求めることができる。 [0100] In the case of the antenna of the transmitter 24 of a particular shape, T 0 can be determined by one of two different calibration procedures. 【0101】 実験的な較正手順において、Tが単位行列となるようにプローブ10を方向付け、プローブ10を送信器24に対する一連の位置に移動させ、Mを各位置で測定する。 [0102] In experimental calibration procedure, T directing probe 10 such that a unit matrix, is moved to a set position relative to the transmitter 24 to the probe 10 to measure M at each position. 方程式 【0102】 【数13】 T =Pd M (16) 【0103】 からそれら較正位置それぞれにおけるT を求めることができる。 It can be obtained T 0 in each of those calibration position from equations [0102] Equation 13] T 0 = Pd 1 P T M (16) [0103]. 【0104】 論理的な較正手順は二つあり、両方とも受信器14を送信器として、そして送信器24を受信器として取り扱う可逆性を利用している。 [0104] Logical calibration procedure is two, as a transmitter and receiver 14 both and utilizes the reversible handling transmitter 24 as a receiver. 第1の手順は、反復性の原理を利用したものである。 The first step is obtained by utilizing the principle of repeatability. センサ要素は、正確性に必要とされるだけの項を多重極展開に含む点源としてモデル化されており、送信された送信器24の面内の磁場は、それに対する一連の位置において、Tが単位行列となるようにプローブ10を方向付けた状態で算出する。 Sensor elements are modeled as a point source containing only the term is required for accuracy in multipole expansion, the magnetic field in the plane of the transmitter 24 that is transmitted at a series of positions relative thereto, T There is calculated in a state of directing the probe 10 so that the unit matrix. これらの時変磁場によって送信器24のアンテナに誘導されたEMFは、ファラデーの法則を使って算出する。 EMF induced in the antenna of the transmitter 24 by varying the magnetic field when they are calculated using Faraday's law. すると、受信回路34の伝達関数を使って、各較正位置におけるMを計算し、方程式(16 Then, by using the transfer function of the receiving circuit 34, to calculate the M at each calibration position, equation (16
)で各較正位置におけるT を求める。 Request T 0 at each calibration position). 第2の方法では、送信器24の各アンテナによって三つの周波数ω 、ω およびω で生成された磁場をビオ・サバールの法則でモデル化する。 In the second method, modeled by Biot-Savart law a magnetic field generated by the three frequencies omega 1, omega 2 and omega 3 by each antenna of the transmitter 24. それぞれの周波数は、異なるセンサ16,18,20 Each of the frequency, different sensors 16, 18, 20
に対応していることに気付こう。 Let Kizuko that correspond to. 各センサで受信する信号は、Tが単位行列となるように物体10を方向付けたときに、センサの感度の方向への磁場の突出度に比例する。 Signal received by each sensor, T is when the directing object 10 so that the unit matrix, is proportional to the projection of the magnetic field in the direction of the sensitivity of the sensor. これにより、Mの対応する列が乗法関数となり、受信回路34の伝達関数に基づいた修正値となる。 Thereby, the corresponding column is multiplicative function of M, the corrected value based on the transfer function of the receiver circuit 34. 【0105】 他の位置におけるT を補間するため、T に対する関数式をT の測定値に適合させる。 [0105] To interpolate T 0 at other positions, to adapt the function expression for T 0 to the measured value of T 0. この関数式は、多項式であるのが好ましい。 The function expression, preferably a polynomial. を次のような36 The T 0, such as: 36
項の多項式として定義するオイラー角α、βおよびγを表すのが最も好ましいことがわかった。 Euler angles that define the polynomial terms alpha, that represents the β and γ were found to be most preferable. これら多項式の引数は、直交座標x、y、およびzの直接関数ではなく、x、y、zに類似した行列W、特に、xに類似しているa=W 13 /( Arguments of these polynomials are orthogonal coordinates x, y, and not directly a function of z, x, y, matrix W similar to z, in particular, a similar to x = W 13 / (
11 +W 33 ),yに類似しているb=W 23 /(W 22 +W 33 )、zに類似しているc=log(1/W 33 )のある要素の組み合わせである。 W 11 + W 33), b = W 23 / (W 22 + W 33 which are similar to y), a combination of elements of c are similar to z = log (1 / W 33 ). 直積表記法を使って、36項の多項式は、次の様に表すことができる: 【0106】 【数14】 α=(a,a ,a )(b,b ,b )(1,c,c ,c )AZcoe Using the direct product notation, polynomial of 36 paragraphs, it can be expressed as follows: [0106] Equation 14] α = (a, a 3, a 5) (b, b 3, b 5) ( 1, c, c 2, c 3) AZcoe
. . . (17) β=(a,a ,a )(1,b ,b ,b )(1,c,c )ELcoe . (17) β = (a, a 3, a 5) (1, b 2, b 4, b 6) (1, c, c 2) ELcoe. . . (18) γ=(1,a ,a ,a )(b,b ,b )(1,c,c )RLcoe . (18) γ = (1, a 2, a 4, a 6) (b, b 3, b 5) (1, c, c 2) RLcoe. . . (19) 【0107】 ここで、AZcoe,ELcoe,RLcoeは、オイラー角の測定または計算値に適合したアジマス係数、高さ係数、回転係数の36項ベクトルである。 (19) [0107] Here, AZcoe, ELcoe, RLcoe is azimuth coefficient adapted to the measured or calculated values ​​of Euler angles, height factor is 36 Section vector of rotation factor. これらの36項のベクトルに適合させるには、少なくとも36箇所の較正位置で較正処理を行わなければならない。 To adapt to a vector of these 36 shall be made in accordance with a calibration process in the calibration position of at least 36 points. 各較正位置において、Wは、方程式(13)を使ってMから算出し、位置様変数a、b、cは、上記のようにWから算出する。 In each calibration position, W is calculated from M using Equation (13), positioned like variables a, b, c is calculated from W, as described above. 【0108】 同様に、プローブ10の、送信器24の基準枠に対する直交座標x、y、zも多項式として表すことができる。 [0108] Similarly, the probe 10, the orthogonal coordinates x relative to the reference frame of the transmitter 24, y, z can also be expressed as a polynomial. x、y、zは、次のような36項の多項式として表すのが最も好ましいことが判明している。 x, y, z are represent as a polynomial of the following 36 paragraph it has been found to be most preferable. 【0109】 【数15】 x=(a,a ,a )(1,b,b )(1,c,c ,c )Xcoe . [0109] [Expression 15] x = (a, a 3, a 5) (1, b, b 4) (1, c, c 2, c 3) Xcoe. . . (20) y=(1,a ,a )(b,b ,b )(1,c,c ,c )Ycoe . (20) y = (1, a 2, a 4) (b, b 3, b 5) (1, c, c 2, c 3) Ycoe. . . (21) z=(1,a ,a )(b,b ,b )(1,d,d ,d )Zcoe . (21) z = (1, a 2, a 4) (b, b 2, b 4) (1, d, d 2, d 3) Zcoe. . . (22) 【0110】 ここで、Xcoe,Ycoe,Zcoeは、x係数、y係数、z係数それぞれの36項のベクトルであり、d=log(c)である。 (22) [0110] Here, Xcoe, Ycoe, Zcoe is, x factor, a vector of y coefficient, z coefficient each 36 wherein a d = log (c). オイラー角の場合のように、これらの位置座標係数は、Mを少なくとも36の較正位置で測定または計算し、その結果得られたa,b,cの値を周知の較正値x,y,zに当てはめる。 As in the case of Euler angles, these coordinates coefficient, measured or calculated in the calibration position of at least 36 M, resulting a, b, values ​​a known calibration value x of c, y, z fit in.
その後、方程式(17)から(22)を使って、移動および回転プローブ10の直交座標とオイラー角を測定したMの値から非反復的に推測する。 Then, from equation (17) using (22), a non-iteratively estimated from orthogonal coordinates and a value of M that the Euler angles were measured for moving and rotating probe 10. 【0111】 図1および6に示したアンテナ形状は最も好ましい形状であるが、他の形状も本発明の範囲に含まれる。 [0111] Antenna shape shown in FIG. 1 and 6 is the most preferred shape, other shapes are also within the scope of the present invention. 図7A、7B、7Cは、対になった隣接するループアンテナ26′および28′の形状の三つの変形例を示している。 Figure 7A, 7B, 7C show three variations of the shape of the loop antenna 26 'and 28' adjacent paired. 矢印は、アンテナ26′および28′の外周と一致するシングルループのアンテナをエミュレートする電流の方向を示している。 The arrows indicate the direction of current emulating a single loop antenna to match the outer periphery of the antenna 26 'and 28'. 他の有用な共平面重合アンテナの形状は、あらゆる目的のためにここで引用しているPCT公開No. Shape of other useful coplanar polymerization antenna, PCT publication are cited herein for all purposes No. WO96/03188の塔Rンピューター化ゲーム盤(Computerized game Board)で説明している。 Described in WO96 / 03188 tower R computer over of the game board of the (Computerized game Board). 【0112】 図8は、ループアンテナ26,28または30のいずれかを表す一般的なアンテナ25を励振するための励振回路32の略ブロック図である。 [0112] Figure 8 is a schematic block diagram of the excitation circuit 32 for exciting the common antenna 25 to represent one of the loop antennas 26, 28 or 30. ディジタル信号発生器50は、D/A変換器52によってアナログ信号に変換された正弦のサンプルを発生する。 Digital signal generator 50 generates the sine of samples is converted into an analog signal by a D / A converter 52. このアナログ信号は、増幅器54によって増幅され、差動増幅器58の正の入力端子60に送られる。 This analog signal is amplified by amplifier 54 and sent to the positive input terminal 60 of the differential amplifier 58. ループアンテナ25は差動増幅器58の出力端子64および差動増幅器58の負の入力端子62の両方に接続されている。 Loop antenna 25 is connected to both the negative input terminal 62 of the output terminal 64 and the differential amplifier 58 of the differential amplifier 58. 負の入力端子62は、抵抗器66を介して接地されている。 The negative input terminal 62 is grounded through a resistor 66. そして、帰還ループは、信号発生器50が発生した正弦の周波数に励振アンテナ25を設定して、 Then, the feedback loop is to set the excitation antenna 25 to the frequency of the sine of the signal generator 50 is generated,
アンテナ25を他のすべての周波数で開回路であるように見えるようにする。 The antenna 25 to appear to be an open circuit at all other frequencies. 【0113】 一つのループアンテナの影響をもう一つのループアンテナにオフセットするW [0113] W to offset the impact of one of the loop antenna to another loop antenna
O97/36143の回路とは異なり、図8の回路は、ループアンテナ25を他のループアンテナから減結合する。 Unlike circuit O97 / 36143, the circuit of FIG. 8, it decouples the loop antenna 25 from the other loop antenna. 本発明がWO97/36143より優れていることは明らかである。 The present invention is superior to WO97 / 36143 is clear. 例えば、WO97/36143と本発明が、周波数ω で放射するループアンテナ26と周波数ω で放射するループアンテナ30との間の相互誘導係数を修正するかを考えてみる。 For example, the present invention and WO97 / thirty-six thousand one hundred forty-three is, consider how to correct the mutual induction coefficient between the loop antenna 30 for radiating the loop antenna 26 and the frequency omega 2 emitting at frequencies omega 1. 目標は、ループアンテナ30はなく、ループアンテナ26のみがある場合に存在しうる周波数ω の磁場を設定すること、そしてループアンテナ26はなく、ループアンテナ30のみがある場合に存在しうる周波数ω の磁場を設定することである。 Goal is not the loop antenna 30, it sets the magnetic field of a frequency omega 1 that may be present when there is only a loop antenna 26, and the loop antenna 26 rather than the frequency omega that may be present when there is only a loop antenna 30 it is to set the second magnetic field. ファラデーおよびオームの法則により、ループアンテナ26を通る磁束の時間変化率は、ループアンテナ26を流れる電流に比例し、ループアンテナ30を介した磁束の時間変化率は、 Faraday and Ohm's law, the time rate of change of magnetic flux through the loop antenna 26 is proportional to the current flowing through the loop antenna 26, the time rate of change of magnetic flux through the loop antenna 30,
ループアンテナ30を流れる電流に比例する。 Proportional to the current flowing through the loop antenna 30. ループアンテナ30がない場合は、ループアンテナ30がある場合に境界を限定するであろう領域全体においてループアンテナ26が周波数ω のある一定の時変磁束を設定する。 If there is no loop antenna 30, the loop antenna 26 sets the varying magnetic flux when certain of the frequency omega 1 in the entire area which will limit the boundaries if there is a loop antenna 30. WO97/3 WO97 / 3
6143の方法では、ループアンテナ30を通るこの磁束の時間の変化率をゼロにする。 In 6143 the method, the time rate of change of the magnetic flux through the loop antenna 30 to zero. 磁束はDC成分を保有していないため、ループアンテナ30を通る磁束自体が消失する。 The magnetic flux does not hold the DC component, the magnetic flux itself is lost through the loop antenna 30. これは、ループアンテナ30がない状態とは逆である。 This is a state where there is no loop antenna 30 is opposite. それに対して本発明により、ループアンテナ30は、周波数ω では開回路であるように見えるので、ループアンテナ30がない場合の状態から磁束を変化させることはない。 The present invention, on the other hand, the loop antenna 30, so appears to be a frequency omega 1 in open circuit, it does not change the magnetic flux from a state where there is no loop antenna 30. 【0114】 図9は、本発明により、実時間撮像および体内誘導を同時に行うように変形したC型取り付け台X線透視装置80の略図である。 [0114] Figure 9, the present invention is deformed schematic illustration of C-mount X-ray fluoroscopy apparatus 80 to perform real-time imaging and in vivo induced simultaneously. X線透視装置80は、C型取り付け台X線透視装置の従来の構成要素であるX線源82と、C型取り付け台7 X-ray fluoroscopy apparatus 80 includes an X-ray source 82 is a conventional component of C-mount X-ray fluoroscope, C-mount 7
8の反対側に位置する撮像モジュール84と、患者が横たわるテーブル86を含む。 8 and imaging module 84 located on the opposite side of, including a table 86 which the patient lies. 撮像モジュール84は、X線をテーブルの上86の患者の二次元画像を表す電子信号に変換する。 The imaging module 84 converts X-rays into an electronic signal representative of the 86 two-dimensional image of the patient on the table. C型取り付け台78は、軸76を中心として旋回可能であり、患者をいくつかの角度から撮像し、連続する二次元画像から患者の三次元画像を再構築することができる。 C-mount 78 is pivotable about a shaft 76, the patient was imaged from several angles, it can be a continuous two-dimensional images to reconstruct a three-dimensional image of the patient. さらに、受信器14と類似した受信器114または送信器24のいずれかがC型取り付け台78に堅固に取り付けられている。 Further, any of the receiver 114 or transmitter 24 which is similar to the receiver 14 is rigidly attached to C-mount 78. 受信器114または送信器24は、C型取り付け台78に対して固定された基準枠を形成する機能を有する。 Receiver 114 or transmitter 24 has a function of forming a fixed reference frame relative to the C-mount 78. 図1に示す他の構成要素、例えば、励振回路32、受信回路34、および制御処理装置36は、図1に基づいて説明したように、送信器24とプローブ10内の受信器14に接続されている。 Other components shown in FIG. 1, for example, the excitation circuit 32, receiving circuit 34 and the control processor 36, is as described with reference to FIG. 1, is connected to the transmitter 24 and the receiver 14 of the probe 10 ing. さらに、送信器24′ Furthermore, the transmitter 24 '
が生成した電磁波に相当する受信器114からの信号が受信回路34と同様の受信回路134に送られ、制御処理装置36は、受信回路134が受信した信号の受信とX線透視装置80の撮像モジュール84による患者の撮像を指示する。 There is sent to the receiving circuit 134 signal is similar to the receiver circuit 34 from the receiver 114 corresponding to the generated electromagnetic wave, the control processor 36, the imaging of the received X-ray fluoroscopic apparatus 80 of the signal receiving circuit 134 has received instructing imaging of the patient by the module 84. 【0115】 プローブ10の、送信器24によって形成される基準枠に対する位置と方向を決定することにより、制御処理装置36は、獲得したそれぞれの二次元画像に対するプローブ10の位置と方向を判定する。 [0115] The probe 10, by determining the position and orientation relative to the reference frame formed by the transmitter 24, control processor 36 determines the position and orientation of the probe 10 for each of the two-dimensional image acquired. あるいは、電磁信号がC型取り付け台78に取り付けられていない送信器24′によって送信され、受信器14および114の送信器24′に対する位置と方向を決定することによって制御処理装置36が二次元画像に対するプローブ10の位置と方向を決定する。 Alternatively, 'transmitted by the transmitter 24 of the receiver 14 and 114' a transmitter 24 which electromagnetic signals is not attached to the C-mount 78 control processor 36 is two-dimensional image by determining the position and orientation relative to determining the position and orientation of the probe 10 against. 制御処理装置36は、X線透視装置80によって撮像した患者の三次元画像と、プローブ1 Control processor 36 includes a three-dimensional image of the patient picked up by X-ray fluoroscopy device 80, the probe 1
0が患者の体内に対して位置付けおよび方向付けされるのと同じように患者の三次元画像に対して位置付けおよび方向付けされたプローブを表すアイコンを含む組み合わせ画像を合成する。 0 to synthesize combination image including an icon representing a probe is positioned and oriented to the same way for the patient's three-dimensional image as being positioned and oriented relative to the body of a patient. 制御処理装置36は、この組み合わせ画像をモニタ92に表示する。 Control processor 36 displays the combined image on the monitor 92. 【0116】 C型取り付け台X線透視装置80は、限定的というよりむしろ説明的なものである。 [0116] C-mount X-ray fluoroscopy apparatus 80 is intended for illustrative rather than a restrictive. 本発明の範囲には、X線透視装置に加え、CT,MRIおよび超音波を含む様態の中の、患者の体内の二次元または三次元画像を撮像するためのすべての適した装置を含む。 The scope of the present invention, in addition to the X-ray fluoroscope, including CT, in the manner including MRI and ultrasound, all suitable apparatus for imaging a two-dimensional or three-dimensional images of the patient's body. 【0117】 ある状況下では、撮像および体内誘導は、同時ではなく、逐次に行ってもよい。 [0117] Under certain circumstances, imaging and in vivo induction, rather than simultaneously, may be carried out sequentially in. これは、医療用結像設備と医療用治療設備が同じ場所に設置できない場合などに便利である。 This is useful, for example, when the medical imaging equipment and medical treatment equipment can not be installed in the same location. 例えば、本発明の受信器を患者の頭部に適当な頭部ベルトで堅固に取り付けた場合、人間の頭蓋骨は、十分な固さを有しており、さらに、受信器の位置と方向が、患者の頭部の位置と方向を十分正確に表すことができるため、 For example, if the receiver of the present invention mounted rigid with a suitable head belt the head of the patient, human skull has a sufficient hardness, furthermore, the position and orientation of the receiver, it is possible to sufficiently accurately represent the position and orientation of the patient's head,
頭蓋内誘導が可能となる。 It is possible to induce intracranial. 図11は、CTスキャナ98の内部(切り欠き)にある患者の頭部94を表した図である。 Figure 11 is a diagram showing a head 94 of a patient inside the CT scanner 98 (notch). 図9のX線透視装置80の場合のように、 As in the case of X-ray fluoroscopy device 80 of FIG. 9,
受信器114と送信器24は、CTスキャナ98に堅固に取り付けられており、 The receiver 114 and the transmitter 24 is rigidly attached to the CT scanner 98,
送信器24は同様にアーム100を介して取り付けられている。 The transmitter 24 is attached via an arm 100 as well. CTスキャナ9 CT scanner 9
8は、頭部94の連続的水平切断面の二次元のX線像を撮像する。 8 captures a two-dimensional X-ray image of a continuous horizontal cut surface of the head 94. 受信器214 Receiver 214
は、ヘッドバンド96を使って頭部94に堅固に取り付ける。 It is firmly attached to the head 94 with a head band 96. 二次元画像を撮影すると、受信器214の各画像に対する位置と方向がX線透視装置80が撮影した二次元画像に対するプローブ10の位置と方向を判定する上記の方法で判定される。 When taking a two-dimensional image, the position and orientation of each image receiver 214 is an X-ray fluoroscopic apparatus 80 is determined by the position and orientation determining the above method of the probe 10 relative to the two-dimensional images taken. これらの位置と方向は、二次元画像とともに制御処理装置36に保存される。 These position and orientation is stored in the control processor 36 with the two-dimensional image. その後、頭部94内におけるプローブ10の誘導を必要とする頭部94の医療処置の間、頭部94内のプローブ10の位置と方向を受信器14および214 Thereafter, during a medical treatment of the head 94 in a need of induction of the probe 10 in the head 94, receiver 14 and 214 the position and orientation of the probe 10 in the head 94
からの信号により、受信器14および114を使ってX線透視装置80のC型取り付け台78に対するプローブ10を位置決めおよび方向付けする上記のような方法で判定する。 Signal from the judges probe 10 in position and orientation to the above-described method for the C-mount 78 of the X-ray fluoroscope 80 with the receiver 14 and 114. ここで、各二次元CT画像に対し、プローブ10の受信器21 Here, for each two-dimensional CT image, the receiver 21 of the probe 10
4に対する位置と方向および受信器214の二次元画像に対する受信器214の位置と方向がわかれば、プローブ10の、その二次元画像の対する位置と方向を判定するのは容易なことである。 Knowing the position and orientation of the receiver 214 for the two-dimensional image position and orientation and the receiver 214 for 4, the probe 10, is an easy to determine the position and orientation against the the two-dimensional image. 図9に示したように、結像および誘導を同時に行う場合、制御処理装置36がCTスキャナ98で撮った頭部94の三次元画像と、頭部94の三次元画像に対するプローブ10の位置と方向を表すアイコンを含む、組み合わせた画像を、プローブ10を頭部94に対して位置決めおよび方向付けするのと同じ方法で合成する。 As shown in FIG. 9, the case of performing imaging and induce the same time, a three-dimensional image of the head 94 to control processor 36 is taken by CT scanner 98, the position of the probe 10 relative to the three-dimensional image of a head 94 includes an icon representing the direction, the combined image is synthesized by the positioning and orientation to the same method the probe 10 relative to the head 94. すると、制御処理装置36が、この組み合わせた画像をモニタ92上に表示する。 Then, the control processor 36 and displays the combined image on the monitor 92. 【0118】 X線透視装置80の場合のように、CTスキャナ98は、限定的というよりもむしろ説明的である。 [0118] As in the case of the X-ray fluoroscope 80, CT scanner 98 is an illustrative rather than rather restrictive. 本発明の範囲には、CTに加え、MRI、超音波、およびX線透視装置を含む様態の中の、患者の手足の二次元または三次元画像を撮像するのに適したすべての装置を含む。 The scope of the present invention, in addition to CT, including MRI, ultrasound, and in the manner, including an X-ray fluoroscope, all apparatus suitable for imaging a two-dimensional or three-dimensional images of the patient's limb . この撮像法に続く体内誘導により、中心に位置する結像装置がいくつかの医療用治療設備として機能する。 The body induction following this imaging method, an imaging device located at the center to function as a number of medical treatment facilities. 【0119】 図14は、本発明の一つの局面による、C型取り付け台X線透視装置80′の一部分解部分斜視図である。 [0119] Figure 14, according to one aspect of the present invention, is a partially exploded partial perspective view of a C-mount X-ray fluoroscopy apparatus 80 '. C型取り付け台X線透視装置80のように、C型取り付け台X線透視装置80′は、C型取り付け台78の両側にX線源84と撮像モジュール82を備えている。 Like the C-mount X-ray fluoroscope 80, C-mount X-ray fluoroscopy apparatus 80 'is provided with an X-ray source 84 and the imaging module 82 on either side of the C-mount 78. 撮像モジュール82は、画像増強装置83、X線源84に対面する前面85と、画像増強装置83の、前面85とは反対側に取り付けられた、画像増強装置83によって増強された画像を撮像するためのCCD The imaging module 82 includes a front 85 facing the image intensifier 83, X-ray source 84, an image intensifier 83, the front face 85 mounted on the opposite side, taking an image enhanced by the image intensifier 83 CCD for
カメラ87とを含む。 And a camera 87. 画像増強装置83は円筒形機枠91の中に収容されている。 Image intensifier 83 is housed in a cylindrical machine frame 91. さらに、X線透視装置80′は、ミュー合金などのような磁気透過性材料からなる環状補償器500を含む。 Furthermore, X-rays fluoroscope 80 'includes an annular compensator 500 made of magnetically permeable material such as mu alloys. 【0120】 補償器500の必要性は、前面85が導電性であるという事実からくるものである。 [0120] The need for the compensator 500 is to come from the fact that the front 85 is conductive. 送信器24または24′によって生成された電磁波は、前面85でうず電流を引き起こし、受信器14が検出する電磁場を歪める。 Electromagnetic waves generated by the transmitter 24 or 24 'may cause eddy currents in the front 85, distorting the electromagnetic field receiver 14 is detected. ミュー合金のような磁気透過性物体の塊を前面85と適当な空間関係をもって位置させることにより、 By positioning the mass of magnetically permeable object with a suitable spatial relationship between the front 85, such as mu alloy,
この歪みを抑制することができる。 It is possible to suppress the distortion. このことについては、例えば、あらゆる目的のためにここで引用している、ギルボア氏へ付与された米国特許第5,760, In this regard, for example, it is cited herein for all purposes, granted to Mr. Gilboa U.S. Patent No. 5,760,
335号の中で、CRTの外側の電磁場をかき乱すことなく、外部の放射線からCRTを遮断するという内容で説かれている。 Among the 335 items, without disturbing the outer electromagnetic field CRT, it is expounded in the context of blocking the CRT from the outside of the radiation. 【0121】 補償器500は、軸方向の長さが5cm、厚みが0.5mmのミュー合金箔のリングであるのが好ましい。 [0121] Compensator 500 has an axial length of 5 cm, a thickness is preferably ring mu alloy foils 0.5 mm. 補償器500は、両方向の矢印504によって示されているように、円筒形機枠91の外表面89に摺動式に取り付けられており、摩擦によって定位置に保持されている。 Compensator 500, as indicated by double arrow 504, the outer surface 89 of the cylindrical machine frame 91 is mounted slidingly, it is held in place by friction. 補償器500の機枠91上の位置は、 Position on the machine frame 91 of the compensator 500,
前面85のうず電流によって画像増強器83の外側の電磁場の歪みを最適に抑制できる位置とすることは、当業者にとっては明らかであろう。 Be optimally suppressed can position the distortion of the outer electromagnetic field of the image intensifier 83 by eddy currents of the front 85 will be apparent to those skilled in the art. 【0122】 受信器14のような新しい装置と、すでに存在するプローブの機能性とを含む新しいプローブ10を設計するよりも、現存のカテーテルに受信器14のような新しい装置を後から取り付けるほうが望ましいことが多い。 [0122] The new apparatus and as receiver 14, than already designed a new probe 10 which includes a function of probe present, should retrofitted a new device, such as a receiver 14 to the existing catheter is desirable in many cases. このレトロフィット性は、プローブ10が医療用に使用されており、装置と現存のプローブ両者がすでに関連する規制団体によって医療用として認められている場合に特に重要である。 The retrofit of the probe 10 are used for medical, it is particularly important when you are recognized as a medical by regulatory bodies for apparatus with existing probe both already associated. こうしたレトロフィット性により、通常費用と時間がかさむ、新しいプローブに対する認可取得の必要性がなくなる。 Through these retro-fit, increase the normal cost and time, the need for approval acquisition for the new probe is eliminated. 【0123】 図16は、心臓の小室のような体腔に入って検査および治療を行うため、実質的に円筒形のカテーテル552にサテライト550を取り付けることができるレトロフィット性を示した図である。 [0123] Figure 16 is for inspecting and treatment enters the body cavity, such as a chamber of the heart is a diagram showing a retrofit of being able to attach the satellite 550 to the substantially cylindrical catheter 552. サテライト550は、受信器14または他の医療用の有用な装置を含む計器カプセルである。 Satellite 550 is a meter capsules containing useful device of the receiver 14 or other medical. 例えば、サテライト550には心臓組織を切除するための装置を入れることもできる。 For example, the satellite 550 may also contain a device for ablating cardiac tissue. カテーテル552のようなカテーテルは、患者の血管を介して導入シースによって患者の体腔に導入される。 Catheters such as catheters 552 is introduced into the patient's body cavity by the introduction sheath through the patient's blood vessel. 患者の出血の恐れを低減するため、導入シースの外径は最小限であることが重要である。 To reduce the risk of bleeding patients, the outer diameter of the introducer sheath, it is important that minimal. その結果、カテーテル552の外径も最小限でなければならず、サテライト550をカテーテル552に後から取り付けることができるようにすることにより、サテライト550導入シースの中にカテーテル552とともに導入することができるようになる。 As a result, the outer diameter of the catheter 552 must be minimized, by to be able to mount the satellite 550 after the catheter 552 can be introduced with a catheter 552 in the satellite 550 introducer sheath so as to. 一般的に後者の条件により、単にサテライト55 Generally by the latter conditions, simply satellites 55
0をカテーテル552に取り付ける必要はなくなる。 0 is no need to attach to the catheter 552. さらに、サテライト550 In addition, satellite 550
が受信器14を含み、受信器を使ってカテーテル550の位置と方向を追跡する場合は、サテライト550とカテーテル552が体腔内で展開される際には、サテライト550は、カテーテル552に対して固定した位置と方向でなければならない。 There comprises a receiver 14, when tracking the position and orientation of catheter 550 with the receiver, when the satellite 550 and catheter 552 is deployed within the body cavity, the satellite 550 is fixed to the catheter 552 It must be the position and direction. 【0124】 図16のレトロフィッティング性により、サテライト550とカテーテル55 [0124] By retrofitting of 16, the satellite 550 and catheter 55
2に、サテライト550とカテーテル552が体腔に導入されるときにサテライト550とカテーテル552の間を緩慢に機械的接続するだけの機構を設け、その後、サテライト550をカテーテル552に対して固定位置および方向にカテーテル552に固定することによってこれらの目的を達成することができる。 2, only the mechanism satellite 550 and catheter 552 is slowly mechanical connection between the satellite 550 and catheter 552 when introduced into the body cavity is provided, then a fixed position and orientation relative to the satellite 550 catheter 552 it is possible to achieve these objectives by fixing the catheter 552. 図16Aは、サテライト550の近位の端部556に取り付けた細い可撓性のテザー554を示している。 Figure 16A shows a thin, flexible tether 554 attached to the proximal end 556 of the satellite 550. テザー554により、患者の外側まで機械的に連結できるようになる。 The tether 554, it becomes possible mechanically connected to the outside of the patient. テザー554に取り付けた計器の種類によって、テザー554は、患者の外側に通信結合も可能となる。 The type of instrument attached to the tether 554, the tether 554, it is possible communicatively coupled to the outside of the patient. 例えば、サテライト550が受信器14 For example, the satellite 550 receiver 14
を含む場合、対のワイヤ38の延長部分はテザー554に含まれる。 When including, extension of wire pairs 38 are included in the tether 554. テザー55 Tether 55
4には、内径がカテーテル552の外径と等しい中空の円筒形スリーブ558が堅固に取り付けられている。 The 4, inner diameter hollow cylindrical sleeve 558 is equal to the outer diameter of the catheter 552 is attached rigidly. 【0125】 サテライト550をカテーテル552に可逆的に取り付ける機構の残りを図1 [0125] The satellite 550 to the catheter 552 the rest of reversibly attaching mechanism 1
6Bに示している。 It is shown in 6B. カテーテル552はその先端564付近に可撓性の弾性および伸縮性を有する材料からなるポケット560を備えている。 The catheter 552 includes a pocket 560 made of a material having a flexible, resilient and stretchable near the tip 564. ポケット560はカテーテル552の外表面に堅固に取り付けてある。 Pocket 560 is attached rigidly to the outer surface of the catheter 552. ポケット560は、カテーテル552の近位の端部に隣接して穴562を有し、そこにテザー554を収容する。 Pocket 560 has a hole 562 adjacent to the proximal end of the catheter 552, there to accommodate the tether 554. ポケット560は、ポケット560の先端部566の開口から内部にサテライト550をぴったりと収容できる寸法である。 Pocket 560 is sized to snugly accommodate the satellite 550 to the inside from the opening of the distal end portion 566 of the pocket 560. 【0126】 サテライト550、カテーテル552およびそれに付随する固定機構は、図1 [0126] Satellite 550, catheter 552 and locking mechanism associated therewith, Figure 1
6Cに示すようにテザー554が穴562を通り、スリーブ558がポケット5 Through the holes 562 tether 554 as shown in 6C, the sleeve 558 is pocket 5
60の近位の端部においてカテーテル552を取り巻き、サテライト550がポケット560の先端側に位置するようにして組立てられる。 Surrounds the catheter 552 at the proximal end of the 60, the satellite 550 is assembled so as to be positioned on the distal end side of the pocket 560. カテーテル552とテザー554は、保護ジャケット568の先端から現れているように示してある。 The catheter 552 and tether 554 is shown to have emerged from the distal end of the protective jacket 568. 好ましくは、スリーブ558には、テフロン(登録商標) TMのような低抵抗材料を用い、スリーブ558がカテーテル552に沿って自由に摺動できるようにする。 Preferably, the sleeve 558, using a low resistance material such as Teflon (registered trademark) TM, the sleeve 558 is free to slide along the catheter 552. 図16Cに示す組立体は、サテライト550をカテーテル552の前に位置させた状態で導入シースの中に導入される。 Assembly shown in FIG. 16C is introduced into the introduction sheath satellite 550 in a state of being positioned in front of the catheter 552. この導入の間、ポケット560 During this introduction, pocket 560
は、導入シースによってカテーテル552の外側表面に抗して圧縮される。 It is compressed against the outer surface of the catheter 552 through the introduction sheath. テザー554は十分な可撓性を有し、図16Cに示す組立体が患者の血管を通る際にカテーテル552とジャケット568に沿って湾曲するが、カテーテル552が患者の中に挿入されるときにカテーテル552の先端564より前にサテライト550を押し出すことのできる十分な硬さも有している。 Tether 554 has sufficient flexibility, when the assembly shown in FIG. 16C. However curved along the catheter 552 and the jacket 568 when passing through the blood vessel of a patient, the catheter 552 is inserted into a patient sufficient hardness capable of extruding a satellite 550 before tip 564 of the catheter 552 also has. その結果、サテライト50とカテーテル552の先端564は、図16Cに示すような形状で目的の体腔内に到達する。 As a result, the tip 564 of the satellite 50 and catheter 552, to reach the body cavity of the object in the shape as shown in FIG. 16C. この時点で、ポケット560は、開いており、テザー554を引っ張って、サテライト550をポケット560の先端566の開口からポケット560の内部に引き込む。 At this point, the pocket 560 is open and, pulling the tether 554, draw satellite 550 from the opening at the tip 566 of the pocket 560 in the interior of the pocket 560. サテライト550とテザー554は、図16Dに示すように、ポケット560、スリーブ558、ジャケット568によってカテーテル552に対する固定位置および方向に保持される。 Satellite 550 and tether 554, as shown in FIG. 16D, a pocket 560, the sleeve 558 is held in a fixed position and orientation relative to the catheter 552 by a jacket 568. 【0127】 処置後、テザー554を押して、図16Cに示す形状に復旧し、カテーテル5 [0127] After the treatment, press the tether 554, restored to the shape shown in FIG. 16C, catheter 5
52とサテライト550が患者から取り出すことができるようにする。 52 and the satellite 550 to be able to be removed from the patient. 【0128】 本発明は、限られた数の実施形態に関して説明してきたが、本発明は、さまざまな変形、変更および他の応用が可能であることは明らかである。 [0128] The present invention has been described with respect to a limited number of embodiments, the present invention provides various modifications, it will be apparent that modifications and other applications. 【図面の簡単な説明】 本発明は説明の目的によってのみ添付の図面に基づいて説明する。 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will be described with reference to the only accompanying drawings the purpose of illustration. 【図1】 本発明の装置の略図である。 1 is a schematic diagram of the apparatus of the present invention. 【図2A】 プローブと受信器の一部切り欠き斜視図である。 2A is a partially cutaway perspective view of the probe and the receiver. 【図2B】 図2Aの受信器の回路図である。 It is a circuit diagram of a receiver of FIG. 2B Figure 2A. 【図2C】 図2Aの受信器であって、不必要な電磁カップリングをカットしたところを表した図である。 A receiver of FIG. 2C Figure 2A, a diagram showing a was cut unnecessary electromagnetic coupling. 【図3】 プローブと受信器を軸方向に見た断面図である。 3 is a cross-sectional view taken in the axial direction of the probe and the receiver. 【図4A】 反対方向に巻いた二つのコイルを示した図である。 4A is a diagram showing the two coils wound in opposite directions. 【図4B】 同じ方向に巻いた二つのコイルを示した図である。 4B is a diagram showing the two coils wound in the same direction. 【図5】 受信器の第2の好ましい実施形態を示した図である。 5 is a diagram showing a second preferred embodiment of a receiver. 【図6】 三つのループアンテナと二つの架空のループアンテナを表した平面図である。 6 is a plan view showing three loop antenna and two imaginary loop antenna. 【図7A】 対になった隣接するループアンテナの形状の変形例を表した図である。 7A is a diagram showing a modification of the shape of the loop antenna adjacent paired. 【図7B】 対になった隣接するループアンテナの形状の変形例を表した図である。 7B is a diagram showing a modification of the shape of the loop antenna adjacent paired. 【図7C】 対になった隣接するループアンテナの形状の変形例を表した図である。 7C is a diagram showing a modification of the shape of the loop antenna adjacent paired. 【図8】 励振回路の略ブロック図である。 8 is a schematic block diagram of the excitation circuit. 【図9】 実時間体内誘導用に適用したC型取り付け台X線透視装置を表したものである。 9 illustrates a C-mount X-ray fluoroscopy apparatus applied for real-time body induction. 【図10】 図5の受信器のコイルを示した図である。 Is a diagram showing the coil of the receiver of FIG. 10 FIG. 【図11】 頭蓋内誘導のための結像用に変形したCTスキャナを表した図である。 11 is a diagram showing a CT scanner deformed for imaging for induction intracranial. 【図12A】 本発明の心臓カテーテルが後退位置にあるところを示した一部切り欠き斜視図である。 Cardiac catheter of FIG. 12A present invention is a partially cutaway perspective view showing a place in the retracted position. 【図12B】 図12Aのカテーテルが拡張位置にあるところを示した斜視図である。 The catheter of FIG. 12B Figure 12A is a perspective view showing a place in the expanded position. 【図12C】 図12Aのカテーテルが後退位置にあるところを示した端面図である。 The catheter of FIG. 12C] FIG. 12A is an end view of the place in the retracted position. 【図13A】 本発明の心臓カテーテルの第2の実施形態が、後退および膨張位置にあるところを示した一部切り欠き側面図である。 A second embodiment of a cardiac catheter in FIG. 13A invention, is a side view partially cutaway showing the place in the retracted and expanded position. 【図13B】 図13Aのカテーテルが、後退および膨張位置にあるところを示した端面図である。 The catheter of FIG. 13B Figure 13A is an end view of the place in a retracted and expanded position. 【図14】 磁気透過補償器を含む図9のC型取り付け台に取り付けたX線透視装置の部分斜視図である。 14 is a partial perspective view of the X-ray radioscopy apparatus attached to C-mount of FIG. 9 including magnetically permeable compensator. 【図15】 図2Aのプローブと受信器の好ましい実施形態を示す一部分解斜視図である。 Figure 15 is a partially exploded perspective view showing a preferred embodiment of the probe and the receiver of Figure 2A. 【図16】 図2Aの受信器のような装置をカテーテルに後から取り付ける方法を示す図である。 The device, such as a receiver of FIG. 16 FIG. 2A is a diagram illustrating a method retrofitted to the catheter. 【符号の説明】 10 プローブ11 機枠14 受信器16,18,20 磁場成分センサ17 スパイラル19 コンダクタ22 基準点24 送信器26,28,30,46,48 ループアンテナ32 励振回路34 受信回路36 制御処理装置38 ワイヤ40 コネクタ58 差動増幅器70 フェライトコア78 C型取り付け台80 X線透視装置82 X線源83 画像増強装置84 撮像モジュール87 CCDカメラ91 円筒形機枠92 モニタ98 CTスキャナ100 アーム114 受信器116,216 リード124 アース128 差動増幅器134 受信回路300 カテーテル302,304 スリーブ316,318,320 電磁場成分センサ328 電極400 カテーテル402,404 スリーブ410 バルーン416,418,420 電磁 [Reference Numerals] 10 probe 11 device frame 14 receiver 16, 18, 20, the magnetic field component sensor 17 spiral 19 conductor 22 reference point 24 transmitter 26,28,30,46,48 loop antenna 32 excitation circuit 34 receiving circuit 36 ​​control processor 38 wire 40 connector 58 differential amplifier 70 ferrite cores 78 C-mount 80 X-ray fluoroscopic apparatus 82 X-ray source 83 an image intensifier 84 imaging module 87 CCD camera 91 cylindrical machine frame 92 the monitor 98 CT scanner 100 arm 114 receiver 116, 216 leads 124 ground 128 differential amplifier 134 receiving circuit 300 catheter 302 sleeve 316, 318, 320 electromagnetic field component sensor 328 electrode 400 the catheter 402, 404 sleeve 410 balloons 416, 418, 420 electromagnetic 成分センサ420 センサ426 電極500 補償器552 カテーテル550 サテライト554 テザー558 円筒形スリーブ560 ポケット568 ジャケット Component sensor 420 sensor 426 electrodes 500 compensator 552 catheter 550 satellite 554 tether 558 cylindrical sleeve 560 pocket 568 Jacket

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. 7識別記号 FI テーマコート゛(参考) // G01R 33/34 A61B 5/05 350 33/36 382 G01N 24/04 520A 530Y (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,BA ,BB,BG,BR,BY,CA,C ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (51) Int.Cl. 7 identification mark FI theme Court Bu (reference) // G01R 33/34 A61B 5/05 350 33/36 382 G01N 24/04 520A 530Y (81) designated States EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI , CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, K E, LS, MW, SD, SL, SZ, UG, ZW), E A (AM , AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, C H,CN,CU, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,G E,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS ,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK, LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,M N,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU ,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM, TR,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,Z A,ZW (72)発明者 ブレチェール ダニー イスラエル国、ラマット ガン 52504、 イェフダ マットモン ストリート 10 Fターム(参考) 4C093 AA07 AA22 CA18 CA26 DA02 DA04 EC16 EC28 EE30 FF42 FG13 4C096 AA18 AB41 AC04 AD10 AD23 CC10 CC14 CC16 DC36 EA04 FC20 4C301 BB13 EE10 EE11 FF01 FF09 GD06 KK16 KK27 4C601 BB03 EE07 EE09 FE03 GA17 GA19 GA21 JC25 KK21 KK31 H, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GD, G E, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR , KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, M N, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, Z A, ZW (72) inventor Burecheru Danny Israel, Ramat cancer 52504, Yehuda Mattomon Street 10 F-term (reference ) 4C093 AA07 AA22 CA18 CA26 DA02 DA04 EC16 EC28 EE30 FF42 FG13 4C096 AA18 AB41 AC04 AD10 AD23 CC10 CC14 CC16 DC36 EA04 FC20 4C301 BB13 EE10 EE11 FF01 FF09 GD06 KK16 KK27 4C601 BB03 EE07 EE09 FE03 GA17 GA19 GA21 JC25 KK21 KK31

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 (a)それぞれがベクトル力場の異なる成分を検出し、それぞれが、プローブ内の共通基準点を中心として対称的に配設された二つのセンサ要素を含み、プローブ内に取り付けられた複数の第1のセンサを備えた、 プローブの位置と方向を追跡するための装置。 [Claims 1] (a) each of which detects different components of the vector force field, respectively, symmetrically disposed the two sensor elements about a common reference point in the probe wherein, with a first sensor of the plurality attached to the probe, apparatus for tracking the position and orientation of the probe. 【請求項2】 前記ベクトル磁場が電磁場であることを特徴とする、請求項1に記載の装置。 Characterized in that wherein said vector field is a field apparatus according to claim 1. 【請求項3】 前記センサ要素はそれぞれコイルを含むことを特徴とする、 3., characterized in that each said sensor element comprises a coil,
    請求項1に記載の装置。 Apparatus according to claim 1. 【請求項4】 前記第1のセンサそれぞれに関し、前記コイルが互いに平行であることを特徴とする、請求項3に記載の装置。 Relates wherein each of the first sensor, wherein the coil are parallel to each other, according to claim 3. 【請求項5】 前記第1のセンサそれぞれに関し、前記コイルが直列に接続されていることを特徴とする、請求項3に記載の装置。 Relates wherein each of the first sensor, wherein the coils are connected in series, according to claim 3. 【請求項6】 前記第1のセンサそれぞれに関し、前記コイルが同一の巻を有することを特徴とする、請求項5に記載の装置。 Relates wherein each of the first sensor, wherein the coils have the same winding apparatus according to claim 5. 【請求項7】 前記第1のセンサそれぞれに関し、前記コイルが逆の巻きを有することを特徴とする、請求項5に記載の装置。 It relates 7. Each of the first sensor, wherein the coils have opposite winding apparatus according to claim 5. 【請求項8】 前記第1のセンサを三つ含むことを特徴とする、請求項1に記載の装置。 8. characterized in that it comprises three said first sensor, according to claim 1. 【請求項9】 前記センサ要素が共平面であることを特徴とする、請求項8 Characterized in that wherein said sensor element is a coplanar claim 8
    に記載の装置。 The apparatus according to. 【請求項10】 前記第1の三つのセンサの前記第1のセンサ要素が、第1 Wherein said first sensor element of the first of the three sensors, the first
    の円を間挿しており、また、前記第1の三つのセンサの前記第2のセンサ要素が第2の円を間挿しており、前記円それぞれは中心を有し、前記共通基準点は、前記円の前記中心を結ぶ線の中心点であることを特徴とする、請求項8に記載の装置。 And inserted between the circles and the first and the second sensor element of the three sensors are interdigitated with the second circle, each of the yen has a center, said common reference point, It characterized in that it is a center point of a line connecting the center of the circle, according to claim 8. 【請求項11】 前記円は、円筒形表面を形成し、前記センサ要素の形状は、それぞれ前記表面と一致することを特徴とする、請求項10に記載の装置。 Wherein said circle forms a cylindrical surface, the shape of the sensor element is characterized by matching the respective said surface, according to claim 10. 【請求項12】 さらに、 (b)前記共通基準点に中心を有するセンサ要素を含む第2のセンサを含むことを特徴とする、請求項1に記載の装置。 12. further comprising a second sensor including a sensor element having a center (b) the common reference point, according to claim 1. 【請求項13】 前記第1および第2のセンサの前記センサ要素がコイルであることを特徴とする、請求項12に記載の装置。 13., wherein the sensor elements of said first and second sensor is a coil, Apparatus according to claim 12. 【請求項14】 前記コイルは前記共通基準点を通る線に沿って配設されており、前記第2のセンサの前記コイルは前記線に平行な方向を向いており、前記第1のセンサの前記コイルは前記線に垂直な方向を向いていることを特徴とする、請求項13に記載の装置。 14. The coils are arranged along a line passing through the common reference point, the coil of the second sensor is oriented parallel to the line, of the first sensor said coil is characterized by facing the direction perpendicular to the line, according to claim 13. 【請求項15】 (a)物体に電磁放射線の三つの独立したセンサを設ける工程と; (b)前記電磁放射線の三つの独立した送信アンテナを設ける工程であって、前記送信アンテナは、それぞれ、基準枠に固定位置を有し、送信アンテナの少なくとも一つが空間的に拡張されていることを特徴とする工程と; (c)前記送信アンテナを使って前記電磁放射線を送信する工程であって、前記送信アンテナのうち、第1の送信アンテナは、第1のスペクトルの電磁放射線を送信し、前記送信アンテナのうち、第2の送信アンテナは、前記第1のスペクトルとは異なる第2のスペクトルの前記電磁放射線を送信し、前記送信アンテナのうち、第3の送信アンテナは、前記第1のスペクトルとは異なる第3のスペクトルの前記電磁放射線を送信するこ 15. (a) step and providing three independent sensors of electromagnetic radiation to the object; a step of providing a (b) the three independent transmission antennas of electromagnetic radiation, wherein the transmitting antennas, respectively, a step of transmitting the electromagnetic radiation with the (c) said transmitting antenna; which has a fixed position in the reference frame, at least one transmit antenna process and characterized in that it is spatially extended among the transmitting antennas, a first transmission antenna transmits the electromagnetic radiation of the first spectral, of the transmitting antenna, a second transmit antenna, the different second spectrum from the first spectrum the transmitted electromagnetic radiation, of said transmitting antenna, a third transmit antenna, transmit child said electromagnetic radiation of said third spectral different from the first spectrum を特徴とする工程と; (d)前記センサの三つすべてにおいて、複数回、前記電磁放射線に対応する信号を前記電磁放射線の送信と同期で受信する工程と; (e)前記信号から非反復的に物体の位置と方向を推測する工程とを含む、 物体の基準枠に対する位置と方向の判定方法。 In (d) all three of the sensors, a plurality of times the steps of receiving a signal corresponding to the electromagnetic radiation in the transmission and synchronization of the electromagnetic radiation; process and characterized by (e) non-repeating from said signal position and orientation determination method for the manner and a step to estimate the position and orientation of the object, the object reference frame. 【請求項16】 前記第3のスペクトルは前記第2のスペクトルと異なることを特徴とする、請求項15に記載の方法。 Spectrum of 16. The third is characterized by different from the second spectral method of claim 15. 【請求項17】 前記第1,2,3の送信アンテナによる前記電磁放射線の前記送信を同時に行うことを特徴とする、請求項16に記載の方法。 17. and performs the transmission of the electromagnetic radiation by the first, second and third transmit antennas simultaneously, the method of claim 16. 【請求項18】 前記推測が、 (i)前記送信アンテナそれぞれからの前記電磁放射線に対応する前記信号に対し、アンテナの振幅を計算する工程と; (ii)前記アンテナの振幅から総和振幅と、二つの異なる差振幅を求める工程とを含むことを特徴とする、 請求項15に記載の方法。 18. The guess is to the signal corresponding to the electromagnetic radiation from (i) the transmitting antennas, respectively, process and calculating the amplitude of the antenna; and total amplitude from (ii) of the antenna amplitude, characterized in that it comprises a step of obtaining two different amplitude the method of claim 15. 【請求項19】 さらに、 (f)前記物体の位置と方向の推測を較正する工程を含むことを特徴とする、 19. further comprising the step of calibrating the position and orientation of guessing (f) the object,
    請求項15に記載の方法。 The method of claim 15. 【請求項20】 前記較正が、多数の較正位置と多数の較正方向で前記信号を予測することを特徴とする、請求項19に記載の方法。 20. The method of claim 19, wherein the calibration, characterized in that to predict the signal in a number of calibration positions and a number of calibration direction, The method of claim 19. 【請求項21】 前記較正位置数が36以上であり、前記較正方向数が36 21. is a said calibration position number 36 or more, the calibration direction number 36
    以上であることを特徴とする、請求項20に記載の方法。 Characterized in that at least, the method according to claim 20. 【請求項22】 前記較正が多数の較正位置と多数の較正方向で前記信号を測定する工程を含むことを特徴とする、請求項19に記載の方法。 22. characterized in that it comprises a step of the calibration is to measure the signal in a number of calibration positions and a number of calibration direction, The method of claim 19. 【請求項23】 前記較正位置数が36以上であり、前記較正方向数が36 23. is a said calibration position number 36 or more, the calibration direction number 36
    以上であることを特徴とする、請求項22に記載の方法。 Characterized in that at least, the method according to claim 22. 【請求項24】 (a)少なくとも部分的に重なった複数の送信アンテナと; (b)前記送信アンテナを励磁して同時に電磁放射線を送信する機構であって、前記送信アンテナそれぞれが送信する前記電磁放射線は異なるスペクトルを有することを特徴とする機構と; (c)前記電磁放射線に対応する信号を機能的に生成する、物体に伴う少なくとも一つの電磁場センサと; (d)前記信号から物体の位置と方向を推測するための機構と;を備えてなることを特徴とする、 物体の位置と方向を判定するための装置。 24. (a) a plurality of transmit antennas at least partially overlapping; (b) a mechanism for simultaneously transmitting electromagnetic radiation to excite the transmitting antennas, the electromagnetic each said transmitting antenna for transmitting radiation mechanism and characterized by having a different spectral; functionally produce the (c) signal corresponding to the electromagnetic radiation, at least one electromagnetic field sensor due to the object; position of the object from; (d) signal a mechanism for estimating the direction; and characterized in that it comprises a device for determining the position and orientation of the object. 【請求項25】 前記周波数スペクトルがそれぞれ、単一の周波数を有することを特徴とする、請求項24に記載の装置。 25. The frequency spectrum, respectively, and having a single frequency, apparatus according to claim 24. 【請求項26】 前記送信アンテナを励磁するための機構が、前記送信アンテナそれぞれに対し、前記送信アンテナをそれぞれ、一つ置きの前記送信アンテナが送信する前記電磁放射線から減結合するための機構を含むことを特徴とする、請求項24に記載の装置。 26. mechanism for exciting said transmitting antenna, for each said transmit antenna, each said transmit antenna, a mechanism for one place the transmitting antenna is decoupled from the electromagnetic radiation to be transmitted characterized in that it comprises apparatus according to claim 24. 【請求項27】 前記周波数スペクトルそれぞれが単一の周波数を有し、前記それぞれの送信アンテナを前記電磁放射線から減結合するための機構が: (i)前記それぞれの送信アンテナの前記単一の周波数で送信される信号を発生するための信号発生器と; (ii)前記信号発生器に接続した少なくとも一つの能動回路素子とを含むことを特徴とする、請求項26に記載の装置。 27. The frequency spectrum each having a single frequency, the mechanism for decoupling the respective transmit antennas from the electromagnetic radiation: (i) the single frequency of the respective transmit antennas in a signal generator for generating a signal to be transmitted; (ii) characterized in that it comprises at least one active circuit element connected to the signal generator, according to claim 26. 【請求項28】 前記少なくとも一つの能動回路素子が二つの入力端子と一つの出力端子を有する差動増幅器であり、前記入力端子の一つが前記信号発生器に接続されており、前記入力端子のもう一方と前記出力端子が前記それぞれの送信アンテナに接続されていることを特徴とする、請求項26に記載の装置。 28. at least one active circuit element is a differential amplifier having two input terminals and one output terminal, one of said input terminal is connected to the signal generator, the input terminals characterized in that the other and the output terminal is connected to the respective transmitting antennas, according to claim 26. 【請求項29】 前記送信アンテナは実質的に共平面であることを特徴とする、請求項24に記載の装置。 Characterized in that 29. The transmitting antenna is substantially coplanar Apparatus according to claim 24. 【請求項30】 三つの前記送信アンテナを有し、前記送信アンテナのうち、第1と第2の送信アンテナは隣接しており、前記送信アンテナのうち第3の送信アンテナは、前記第1の送信アンンテナと前記第2の送信アンテナの両方と少なくとも部分的に重なっていることを特徴とする、請求項29に記載の装置。 30. A has three of said transmit antennas among the transmit antennas, the first and second transmitting antennas being adjacent, third transmitting antenna among the transmitting antennas, the first characterized in that at least partially overlaps with both of the transmission An'ntena second transmit antenna, according to claim 29. 【請求項31】 (a)少なくとも部分的に重なる複数の送信アンテナと; (b)前記送信アンテナのそれぞれを励磁して、ある単一の独自の周波数と位相の電磁放射線を送信する機構であって、それぞれの前記送信アンテナに対し、 31. (a) a plurality of transmit antennas at least partially overlapping; (b) to excite each of said transmitting antennas, there in mechanism for transmitting electromagnetic radiation of a single unique frequency and phase Te, for each of the transmit antennas,
    一つ置きの前記送信アンテナによって送信される前記電磁放射線から前記それぞれの送信アンテナを減結合するための機構を含むことを特徴とする機構と; (c)前記電磁放射線に対応する信号を機能的に生成する、物体に伴う少なくとも一つの電磁場センサと; (d)前記信号から物体の位置と方向を推測するための機構と;を備えてなることを特徴とする、 物体の位置と方向を判定するための装置。 A mechanism, characterized in that from the electromagnetic radiation transmitted by one every said transmitting antenna comprises a mechanism for decoupling the respective transmit antennas; (c) a functional signal corresponding to the electromagnetic radiation a mechanism for estimating (d) is the position and orientation of the object from said signal; generating, at least one electromagnetic field sensor associated to the object and characterized in that it comprises a determination of the position and orientation of the object apparatus for. 【請求項32】 前記それぞれの送信アンテナを前記電磁放射線から減結合するための機構が: (i)前記それぞれの送信アンテナの前記周波数で送信信号を発生するための信号発生器と; (ii)前記信号発生器に接続された少なくとも一つの能動回路素子と;を含むことを特徴とする、請求項31に記載の装置。 32. mechanism for decoupling the respective transmit antennas from the electromagnetic radiation: (i) said a respective signal generator for generating a transmit signal at the frequency of the transmitting antennas; (ii) At least the one active circuit element connected to the signal generator; characterized in that it comprises a device according to claim 31. 【請求項33】 前記少なくとも一つの能動回路素子のうちの一つが二つの入力端子と一つの出力端子を有する差動増幅器であり、前記入力端子の一方と前記新語運発生器が接続されており、前記入力端子の他方と前記出力端子が前記それぞれの送信アンテナに接続されていることを特徴とする、請求項32に記載の装置。 33. One of the at least one active circuit element is a differential amplifier having two input terminals and one output terminal, one and the and the new word luck generator is connected to the input terminal , characterized in that the other and the output terminal of the input terminal is connected to the respective transmitting antennas, according to claim 32. 【請求項34】 (a)横方向の内側寸法が約2mm以下である機枠と;( And 34. (a) an inner lateral dimensions of about 2mm or less machine frame, (
    b)固体のコアに巻き付けられ、前記機枠内に取り付けた少なくとも一つのコイルと;を備えてなる、 カテーテル。 b) wound solid core, and at least one coil mounted in said machine frame; consisting comprises a catheter. 【請求項35】 前記固体のコアがフェライトを含むことを特徴とする、請求項34に記載のカテーテル。 The core of claim 35 wherein said solid characterized in that it comprises a ferrite, catheter according to claim 34. 【請求項36】 複数の互いに垂直な前記少なくとも一つのコイルを含むことを特徴とする、請求項34に記載のカテーテル。 36. characterized in that it comprises a plurality of mutually perpendicular said at least one coil, catheter according to claim 34. 【請求項37】 前記複数のコイルが共直線であることを特徴とする、請求項36に記載のカテーテル。 Characterized in that 37. wherein said plurality of coils is co-linear, catheter according to claim 36. 【請求項38】 (a)プローブ内に位置する、電磁放射線の受信器と; (b)身体の画像を撮るための装置と; (c)前記装置に堅固に取り付けた少なくとも一つのアンテナを含み、前記装置に対して固定した基準枠を形成する、前記電磁放射線の送信器とを備えてなる、体内でプローブを誘導する装置。 Located in 38. (a) within the probe, receiver and the electromagnetic radiation; includes at least one antenna firmly attached to the (c) said device; device and for taking an image of (b) the body to form a fixed reference frame relative to the apparatus, and a transmitter of the electromagnetic radiation, device for inducing probe in the body. 【請求項39】 前記装置が、さらに: (d)前記画像の少なくとも一部に重合したプローブの表示を表示するための機構を備えてなることを特徴とする、 請求項38に記載の装置。 39. The apparatus further: (d) characterized by comprising a mechanism for displaying a display of at least a part polymerized probe of the image, The apparatus of claim 38. 【請求項40】 前記画像は、CT、MRI、超音波、およびX線透視装置などのような様態の群から選択したものであることを特徴とする、請求項38に記載の装置。 40. The image, CT, MRI, ultrasound, and wherein the X-ray radioscopy apparatus is obtained by selecting from the aspect group such as, according to claim 38. 【請求項41】 (a)プローブ内に位置する、電磁放射線の第1の受信器と; (b)身体の画像を撮るための装置と; (c)前記装置に堅固に取り付けた、前記装置に対して固定した基準枠を形成する、前記電磁放射線の第2の受信器と;を備えてなる体内でプローブを誘導する装置。 41. Located in (a) in the probe, the first receiver and the electromagnetic radiation; device and for taking an image of (b) a body; was securely attached to the (c) said device, said device to form a fixed reference frame, the second receiver of said electromagnetic radiation with respect; to induce the probe body made provided with a device. 【請求項42】 さらに、 (d)前記電磁放射線の送信器; を備えてなる、請求項41に記載の装置。 42. Additionally, transmitter; (d) electromagnetic radiation; consisting comprise Apparatus according to claim 41. 【請求項43】 さらに、 (d)前記画像の少なくとも一部に重ねてプローブの表示を表示するための機構; を備えてなる、請求項41に記載の装置。 43. In addition, a mechanism for displaying a representation of the probe superimposed on at least a portion of; (d) image; consisting comprise Apparatus according to claim 41. 【請求項44】 前記画像がCT,MRI,超音波およびX線透視装置の様態の群から選択されることを特徴とする、請求項41に記載の装置。 44. The image is CT, MRI, characterized in that it is selected from the group of aspects of ultrasound and X-ray fluoroscopy apparatus, according to claim 41. 【請求項45】 (a)身体の画像を撮るための装置を設ける工程と; (b)同時に: (i)身体の画像を撮り: (ii)プローブの、前記画像に対する位置と方向を判定する工程と; (c)前記位置と前記方向により、上にプローブの表示を重ねた前記身体の画像を表示する工程とを含む、 体内でプローブを誘導する方法。 45. (a) a step providing a device for taking an image of the body; (b) simultaneously: (i) taking an image of the body: (ii) of the probe to determine the location and orientation relative to the image step a; by (c) the position and the direction, and a step of displaying an image of the body of repeated display of the probe above method of inducing probe in the body. 【請求項46】 前記画像がCT,MRI,超音波およびX線透視装置の様態の群から選択されることを特徴とする、請求項45に記載の装置。 46. ​​The image is CT, MRI, characterized in that it is selected from the group of aspects of ultrasound and X-ray fluoroscopy apparatus, according to claim 45. 【請求項47】 前記位置と前記方向の前記判定が: (A)送信器を使って電磁放射線を送信することと; (B)プローブの内部に位置する第1の受信器を使って前記電磁放射線を受信し、前記電磁放射線に対応する信号を生成することと; (C)前記信号から前記位置と前記方向を推測することと;を含む工程によって行われることを特徴とする、請求項45に記載の方法。 47. The determination of the said position direction: (A) and transmitting the electromagnetic radiation with the transmitter; (B) said electromagnetic using a first receiver located inside the probe radiation receives said and generating a signal corresponding to the electromagnetic radiation; (C) and to infer the direction and the position of the signal; characterized in that it is made by a process comprising, claim 45 the method according to. 【請求項48】 前記送信器が前記装置に堅固に取り付けた少なくとも一つのアンテナを含み、前記装置に対して固定された基準の枠を形成していることを特徴とする、請求項47に記載の方法。 48. includes at least one antenna the transmitter is rigidly attached to said device, characterized in that it forms a frame of the fixed reference relative to the apparatus, according to claim 47 the method of. 【請求項49】 前記位置と前記方向を決定する前記工程が: (D)前記装置に堅固に取り付けた第2の受信器を使って前記装置に対して固定した基準の枠を形成するように前記電磁放射線を受信する工程を含むことによって行われることを特徴とする、請求項47に記載の方法。 Wherein the step of 49. To determine the said position direction: (D) so as to form a frame of fixed reference with respect to the device with a second receiver that rigidly attached to said device characterized in that it is carried out by including a step of receiving the electromagnetic radiation, the method according to claim 47. 【請求項50】 少なくとも4つの検出要素を備え、前記検出要素のうちの少なくとも二つは、点に対して偏心して配設されていることを特徴とする、点で電磁場を検出する装置。 50. A comprising at least four sensing elements, at least two of said detection element is characterized in that it is arranged eccentrically with respect to the point, to detect the electromagnetic field at point device. 【請求項51】 前記検出要素がコイルを含むことを特徴とする、請求項5 51. The detecting element, characterized in that it comprises a coil, according to claim 5
    0に記載の装置。 0 device according to. 【請求項52】 前記少なくとも二つの偏心して配設された検出要素の対が、その点に対して対称に配設されており、前記少なくとも対のそれぞれが電磁場の別の成分を検出することを特徴とする、請求項50に記載の装置。 52. pairs of said at least two eccentrically disposed a sensing element being disposed symmetrically with respect to that point, that each of said at least pair detects another component of the electromagnetic field characterized apparatus according to claim 50. 【請求項53】 前記対の前記検出要素はコイルであることを特徴とする、 The sensing element of claim 53 wherein said pair is characterized by a coil,
    請求項52に記載の装置。 The apparatus of claim 52. 【請求項54】 前記対それぞれに対し、前記コイルは平行であることを特徴とする、請求項53に記載の装置。 To 54. wherein said pair respectively, characterized in that said coil is parallel Apparatus according to claim 53. 【請求項55】 (a)物体に電磁放射線の三つの独立したセンサを設ける工程と; (b)前記電磁放射線の三つの独立した送信アンテナを設ける工程であって、 A step of providing a (b) three independent transmitting antenna of the electromagnetic radiation; the 55. (a) step and providing three independent sensors of electromagnetic radiation to the object
    前記送信アンテナは、それぞれ、基準枠に固定位置を有し、送信アンテナの少なくとも一つが空間的に拡張されていることを特徴とする工程と; (c)前記送信アンテナを使って前記電磁放射線を送信する工程であって、前記送信アンテナのうち、第1の送信アンテナは、第1のスペクトルの電磁放射線を送信し、前記送信アンテナのうち、第2の送信アンテナは、前記第1のスペクトルとは異なる第2のスペクトルの前記電磁放射線を送信し、前記送信アンテナのうち、第3の送信アンテナは、前記第1のスペクトルとは異なる第3のスペクトルの前記電磁放射線を送信することを特徴とする工程と; (d)前記センサの三つすべてにおいて、複数回、前記電磁放射線に対応する信号を前記電磁放射線の送信と同期をとって受信する工程 The transmitting antenna each have a fixed position in the reference frame, at least one of process and characterized in that it is spatially extended transmission antennas; said electromagnetic radiation with a (c) the transmitting antenna a step of transmitting, among the transmitting antennas, a first transmission antenna transmits the electromagnetic radiation of the first spectral, of the transmitting antenna, a second transmit antenna, a first spectrum to send the electromagnetic radiation of a different second spectrum, of the transmitting antenna, a third transmit antenna, and wherein transmitting the electromagnetic radiation of different third spectrum from the first spectrum process and that; (d) in all three of the sensors, a plurality of times, receiving a signal corresponding to the electromagnetic radiation taking transmission and synchronization of the electromagnetic radiation ; (e)前記信号を振幅の組、すなわち、前記センサそれぞれと、前記送信アンテナそれぞれに対する前記振幅の一つに関連付ける過剰決定した一組の一次方程式を立てる工程と、 (f)前記一次方程式の組を解いて前記振幅を求める工程とを含む、物体の基準枠に対する位置と方向の判定方法。 ; (E) the signal amplitude of the set, i.e., with each said sensor, a step to make a set of linear equations that over-determined to be associated with one of the amplitude for each of the transmit antennas, of (f) the linear equation solving the set and the step of determining the amplitude, position and orientation determination method with respect to the reference frame of the object. 【請求項56】 (a)身体の画像を撮るための装置を設ける工程と; (b)同時に (i)前記身体の画像を撮り: (ii)身体の、前記画像に対する位置と方向を判定する工程と; (c)プローブの身体に対する位置と方向を判定する工程と; (d)前記両位置と前記両方向により、上にプローブの表示を重ねた前記身体の画像を表示する工程とを含む、 体内でプローブを誘導する方法。 56. (a) a step of providing a device for taking an image of the body; (b) simultaneously (i) taking an image of said body: (ii) of the body, determines the position and orientation relative to the image process and; (c) and determining the position and orientation relative to the body of the probe; by; (d) a double position the bi-directional, and a step of displaying an image of the body of repeated display of the probe above, method of inducing the probe in the body. 【請求項57】 前記画像がCT,MRI,超音波およびX線透視装置の様態の群から選択されることを特徴とする、請求項56に記載の装置。 57. The image is CT, MRI, characterized in that it is selected from the group of aspects of ultrasound and X-ray fluoroscopy apparatus, according to claim 56. 【請求項58】 身体の前記画像に対する前記位置と前記方向の判定が; (A)送信器を使って電磁放射線を送信する工程と; (B)身体に堅固に取り付けた第1の受信器を使って前記電磁放射線を受信し、前記電磁放射線に対応する信号を生成する工程と; (C)前記信号から、身体の、前記画像に対する前記位置と前記方向を推測する工程とを含む工程によって行われることを特徴とする、請求項56に記載の方法。 58. is the location and determination of the direction to the body of the image; the (B) first receivers rigidly attached to the body; (A) a step of transmitting electromagnetic radiation with a transmitter use to receive the electromagnetic radiation, wherein the step of generating a signal corresponding to the electromagnetic radiation; from (C) the signal, row by a process comprising the step of inferring the body, the direction and the position relative to the image and wherein the dividing method according to claim 56. 【請求項59】 前記送信器が前記装置に堅固に取り付けた少なくとも一つのアンテナを含み、前記装置に対して固定された基準の枠を形成していることを特徴とする、請求項58に記載の方法。 Comprises 59. At least one antenna the transmitter is rigidly attached to said device, characterized in that it forms a frame of the fixed reference relative to the apparatus, according to claim 58 the method of. 【請求項60】 前記身体の、前記画像に対する前記位置と前記方向を判定する工程が: (D)前記装置に堅固に取り付けられた第2の受信器を使って前記電磁放射線を受信し、前記装置に対して固定した基準の枠を形成することを含む工程によって行われることを特徴とする、請求項58に記載の方法。 60.] of the body, step of determining the direction and the position relative to the image: (D) with a second receiver that is rigidly attached to said device receiving said electromagnetic radiation, said characterized in that it is made by a process comprising forming a frame of fixed reference with respect to the apparatus, method according to claim 58. 【請求項61】 プローブの前記位置と前記方向の決定が: (i)送信器を使って電磁放射線を送信することと: (ii)身体に堅固に取り付けた第1の受信器を使って前記電磁放射線を受信し、身体の前記送信器に対する位置と方向を表す信号を生成することと; (iii)プローブ内に位置する第2の受信器を使って、前記電磁放射線を受け取り、プローブの前記送信器に対する位置と方向を表す信号を生成することと; (iv)プローブの身体に対する前記位置と前記方向を身体の前記送信器に対する前記位置と前記方向およびプローブの前記送信器に対する前記位置と前記方向から推測することとを含む工程によって行うことを特徴とする、請求項56に記載の方法。 61. The position and the direction of the determination of the probe: (i) a transmitter to use to transmit electromagnetic radiation with: (ii) the use of the first receivers rigidly attached to the body receiving the electromagnetic radiation, it and generating a signal representative of the position and orientation relative to the transmitter body; using (iii) a second receiver located in the probe, to receive the electromagnetic radiation, wherein the probe wherein (iv) the position the direction and the position relative to the body of the probe to the transmitter body and the position relative to the transmitter of the direction and probe; generating a signal representative of the position and orientation relative to the transmitter and and performing by a process comprising the be inferred from the direction a method according to claim 56. 【請求項62】 (a)第1のリード線と第2のリード線を含み、前記第1 It comprises 62.] (a) a first lead and a second lead, the first
    のリード線が互いに、またアースに接続されている二つの検出要素と; (b)差動増幅器であって、前記第2のリード線が前記差動増幅器の異なる入力端子に電気接続されていることを特徴とする差動増幅器と; を備えてなる、一点で電磁場を検出する装置。 Each other leads, also with two detection elements which are connected to ground; (b) a differential amplifier, said second lead wire is electrically connected to a different input terminal of said differential amplifier a differential amplifier and said; consisting comprise a device for detecting an electromagnetic field at a single point. 【請求項63】 前記検出要素のそれぞれがコイルを含むことを特徴とする、請求項62に記載の装置。 63. Each of the detection elements, characterized in that it comprises a coil, Apparatus according to claim 62. 【請求項64】 前記コイルが幾何学的に平行であることを特徴とする、請求項63に記載の装置。 Wherein the method according to claim 64 wherein said coil is geometrically parallel Apparatus according to claim 63. 【請求項65】 前記検出要素がその点に対して偏心に配設されていることを特徴とする、請求項62に記載の装置。 65., wherein the detection element is disposed eccentrically with respect to that point, according to claim 62. 【請求項66】 (a)一端を有する外側スリーブと; (b)一端を有し、前記外側スリーブ内に摺動式に取り付けられている内側スリーブと; (c)前記外側スリーブの前記端部を前記内側スリーブの前記端部に接続する第1の可撓性部材と; (d)前記第1の可撓性部材に取り付けた第1のコイルとを備えてなる、 カテーテル。 An outer sleeve having a 66. (a) one end; having (b) one end, an inner sleeve mounted slidingly within said outer sleeve; (c) the end of the outer sleeve a first flexible member and to be connected to said end of said inner sleeve; comprising a first coil mounted in (d) of the first flexible member, the catheter. 【請求項67】 前記第1の可撓性部材が第1の横方向縁部を有し、カテーテルが、さらに; (e)前記外側スリーブの前記端部を前記内側スリーブの前記端部に接続するとともに第1の横方向縁部を有する第2の可撓性部材を含み、 前記第1のコイルは前記第1および第2の可撓性部材の前記第1の横方向縁部上に取り付けられていることを特徴とする、 請求項66に記載のカテーテル。 67. The first flexible member has a first lateral edge, the catheter further; (e) connecting said end portion of said outer sleeve to said end of said inner sleeve the first includes a second flexible member having lateral edges, the first coil is mounted on the lateral edge of the first of said first and second flexible members while It is characterized in that is the catheter of claim 66. 【請求項68】 前記内側スリーブが、前記可撓性部材の間に間挿されていることを特徴とする請求項67に記載のカテーテル。 The catheter of claim 67, 68. The inner sleeve, characterized in that are interdigitated between said flexible member. 【請求項69】 前記第1と第2の可撓性部材がそれぞれ、第2の横方向縁部を有し、さらに; (f)前記可撓性部材の前記第2の横方向縁部に取り付けた第2のコイルを含むことを特徴とする、 請求項67に記載のカテーテル。 69. The first and second flexible members each having a second lateral edge, further; (f) in the lateral edge and the second of said flexible member characterized in that it comprises a second coil attached catheter according to claim 67. 【請求項70】 さらに; (f)前記外側スリーブの前記端部と前記内側スリーブの前記端部を接続するとともに横方向の縁部を有する第3の可撓性部材と; (g)前記外側スリーブの前記端部を前記内側スリーブの前記端部に接続するとともに横方向縁部を有する第4の可撓性部材と; (h)前記第3および第4の可撓性部材の前記横方向縁部に取り付けた第2のコイルとを備えてなる、 請求項67に記載のカテーテル。 [Claim 70] Further; (f) said third flexible member having lateral edges with the end of the outer sleeve and connecting said end portion of said inner sleeve; (g) said outer the lateral (h) said third and fourth flexible member; a fourth flexible member and having a lateral edge with connecting the end of the sleeve to the end of the inner sleeve comprising a second coil attached to the edge portion, the catheter of claim 67. 【請求項71】 前記内側スリーブが前記第3と第4の可撓性部材の間に間挿されていることを特徴とする、請求項70に記載のカテーテル。 71., characterized in that the inner sleeve are interdigitated between said third and fourth flexible member, catheter according to claim 70. 【請求項72】 さらに、 (f)前記内側スリーブ内に位置する第2のコイルを備えた、 請求項67に記載のカテーテル。 72. Furthermore, with a second coil located (f) in the inner sleeve catheter according to claim 67. 【請求項73】 さらに、 (g)前記内側スリーブの中に第3のコイルを備え、 前記第2と第3のコイルは、前記内側スリーブの内部の点に対して偏心して取り付けられており、前記内側スリーブは、前記外側スリーブに対して拡張した位置と、前記外側スリーブに対して後退した位置との間を交互に機能的に移動し、 73. further comprising a third coil in the (g) the inner sleeve, the second and the third coil is mounted eccentrically with respect to the point of the interior of said inner sleeve, said inner sleeve, a position extended relative to the outer sleeve, functionally move alternately between a position retracted relative to the outer sleeve,
    前記内側スリーブが前記後退位置にあるときには、前記点は、前記外側スリーブの前記端部と前記内側スリーブの前記端部のほぼ中間に位置することを特徴とする、請求項72に記載のカテーテル。 Wherein when the inner sleeve is in said retracted position, said point is being located approximately midway of said end portion of said inner sleeve and said end portion of said outer sleeve catheter according to claim 72. 【請求項74】 前記内側スリーブが前記後退位置にあるときには前記可撓性部材が前記点と同心の円弧形状に曲がることを特徴とする、請求項73に記載のカテーテル。 When 74. wherein said inner sleeve is in said retracted position is characterized in that the flexible member is bent in an arcuate shape of said point concentric catheter according to claim 73. 【請求項75】 前記第1の可撓性部材が外側表面を含み、前記第1のコイルが前記外側表面上に取り付けられていることを特徴とする、請求項66に記載のカテーテル。 75. wherein said first flexible member to the outer surface, wherein the first coil is mounted on the outer surface, the catheter of claim 66. 【請求項76】 さらに、 (e)前記第1のコイルに平行な前記第1の可撓性部材の前記外側表面上に取り付けた第2のコイルを備えてなる、 請求項75に記載のカテーテル。 76. Furthermore, it comprises a second coil mounted on the outer surface of the (e) said first of said parallel to coil the first flexible member, the catheter of claim 75 . 【請求項77】 前記内側スリーブが前記第1と第2のコイルの間に間挿されていることを特徴とする、請求項76に記載のカテーテル。 77. The inner sleeve is characterized in that are interdigitated between the first and second coils, catheter according to claim 76. 【請求項78】 さらに、 (e)前記内側スリーブ内に第2のコイルを備えてなる、 請求項75に記載のカテーテル。 78. Furthermore, it comprises a second coil (e) in the inner sleeve catheter according to claim 75. 【請求項79】 さらに、 (f)前記内側スリーブ内に第3のコイルを備えてなり、 前記第2と第3のコイルは、前記内側スリーブの内部の点に対して偏心して取り付けられており、前記内側スリーブは、前記外側スリーブに対して拡張した位置と、前記外側スリーブに対して後退した位置との間を交互に機能的に移動し、 79. Furthermore, it comprises a third coil (f) in the inner sleeve, the second and the third coil is mounted eccentrically with respect to the point of the interior of the inner sleeve the inner sleeve includes a position extended relative to the outer sleeve, functionally move alternately between a position retracted relative to the outer sleeve,
    前記内側スリーブが前記後退位置にあるときには、前記点は、前記外側スリーブの前記端部と前記内側スリーブの前記端部のほぼ中間に位置することを特徴とする、請求項78に記載のカテーテル。 Wherein when the inner sleeve is in said retracted position, said point is being located approximately midway of said end portion of said inner sleeve and said end portion of said outer sleeve catheter according to claim 78. 【請求項80】 前記内側スリーブが前記後退位置にあるときには、前記第1の可撓性部材が実質的に球形であり、前記点に対して偏心であることを特徴とする、請求項79に記載のカテーテル。 Wherein 80] When the inner sleeve is in said retracted position, said first flexible member is a substantially spherical, characterized in that it is eccentric with respect to the point, to claim 79 the catheter according. 【請求項81】 さらに、 (e)前記内側スリーブの前記端部に取り付けた電極を備えてなることを特徴とする、請求項66に記載のカテーテル。 81. further characterized by comprising an electrode attached to the end of (e) said inner sleeve catheter according to claim 66. 【請求項82】 さらに、 (e)前記第1の可撓性部材上に取り付けた電極を備えてなることを特徴とする、請求項66に記載のカテーテル。 [Claim 82] further characterized by comprising an electrode attached to (e) said first flexible member on catheter according to claim 66. 【請求項83】 (a)電磁場を送信するための、少なくとも一つの送信アンテナと; (b)物体に付随しており、前記送信された電磁場の第1の成分に呼応する二つの検出要素を含む第1の電磁場センサであって、前記検出要素は、それぞれ、 83.] for sending (a) an electromagnetic field, at least one transmission antenna and; are associated with (b) an object, the two detection elements responsive to a first component of said transmitted electromagnetic field a first electromagnetic field sensor comprising the detecting element, respectively,
    第1のリード線と第2のリード線を含み、前記第1のリード線は、互いに電気接続されているとともにアースに接続されていることを特徴とする、第1の電磁場センサと; (c)第1の差動増幅器であって、前記第2のリード線はそれぞれ前記第1の差動増幅器の異なる入力端子に電気接続されていることを特徴とする、第1の差動増幅器と;を備えてなる物体の位置と方向を判定するための装置。 It includes a first lead and a second lead, the first lead, characterized in that it is connected to the ground together are electrically connected to each other, the first and the electromagnetic field sensor; (c ) a first differential amplifier, characterized in that it is electrically connected to the different input terminals respectively the second lead of the first differential amplifier, a first differential amplifier; apparatus for determining the position and orientation of the object to be provided with. 【請求項84】 前記検出要素が、それぞれコイルを含むことを特徴とする、請求項83に記載の装置。 84. The detection element, characterized in that each include a coil device according to claim 83. 【請求項85】 前記コイルが幾何学的に平行であることを特徴とする、請求項84に記載の装置。 Wherein the method according to claim 85 wherein said coil is geometrically parallel Apparatus according to claim 84. 【請求項86】 前記検出要素が点に対して偏心に配設されていることを特徴とする、請求項83に記載の装置。 Wherein the method according to claim 86, wherein said detecting element is disposed eccentrically with respect to a point, according to claim 83. 【請求項87】 さらに、 (d)物体に付随しており、前記送信された電磁場の前記第1の成分とは異なる前記送信された電磁場の第2の成分に呼応する二つの検出要素を含む第2の電磁場センサであって、前記第2の電磁場センサの前記検出要素はそれぞれ第1のリード線と第2のリード線を含み、前記第2の電磁場センサの前記検出要素の前記第1のリード線は、互いに電気的に接続されているとともにアースに接続されていることを特徴とする、第2の電磁場センサと; (e)第2の差動増幅器であって、前記第2の電磁場センサの前記検出要素の前記第2のリード線はそれぞれ前記第2の差動増幅器の異なる入力端子に電気接続されていることを特徴とする第2の差動増幅器と;を備えてなる、 請求項83に記載の装置。 87. Furthermore, comprising two detection elements responsive to second components of different said transmitted electromagnetic field (d) and is associated with the object, said first component of said transmitted electromagnetic field a second electromagnetic sensor, the sensing element of the second electromagnetic sensor includes a first lead and a second lead wire each, the detection elements the first of the second electromagnetic sensor lead is characterized by being connected to the ground together are electrically connected to each other, a second electromagnetic sensor; (e) a second differential amplifier, the second electromagnetic field said second lead of said detecting elements of the sensor and a second differential amplifier, characterized in that it is electrically connected to a different input terminal of each of said second differential amplifier; consisting comprise, billing apparatus according to claim 83. 【請求項88】 (a)導電性表面と; (b)磁気透過性補償器と; (c)前記補償器を前記表面に対して固定して前記表面によって引き起こされる外部電磁場の歪みを実質的抑制する機構と;を備えてなる、 結像装置。 And 88. (a) a conductive surface; substantial distortion of the external electromagnetic field caused by (c) fixed to the surface of the compensator with respect to said surface; (b) a magnetically permeable compensator and mechanism that suppresses; consisting comprise, imaging device. 【請求項89】 前記補償器がミュー合金を含むことを特徴とする、請求項88に記載の結像装置。 89., wherein the compensator comprises a mu alloy, imaging apparatus according to claim 88. 【請求項90】 前記機構が前記補償器に一体型に組み込まれていることを特徴とする、請求項88に記載の結像装置。 Wherein 90], wherein the mechanism is incorporated in the integrated in the compensator, imaging apparatus according to claim 88. 【請求項91】 さらに、 (d)外側表面を有する実質的に円筒形の機枠であって、前記導電性表面が前記機枠の一端に位置することを特徴とする機枠を備え、 前記補償器は前記外側表面に摺動式に取り付けられた環形状であって、前記機枠に摩擦によって固定されていることを特徴とする、請求項90に記載の結像装置。 91. Furthermore, a substantially cylindrical machine frame having (d) is an outer surface, comprising a machine frame, wherein the conductive surface is located at one end of the machine frame, wherein compensator is a ring shape mounted slidingly on the outer surface, characterized in that it is secured by friction to the machine frame, imaging apparatus according to claim 90. 【請求項92】 (a)第1の対の直径方向に対向する穴を含む機枠と; (b)前記第1の対の穴に取り付けた第1のコアと; (c)前記コアの周りに巻き付けた、導電性ワイヤの第1のコイルと;を備えてなる、 電磁場を検出するための装置。 [92.] (a) a machine frame and including a hole diametrically opposed first pair; in (c) said core; first core and attached to (b) a hole of said first pair wrapped around a first coil of electrically conductive wire; consisting comprise a device for detecting an electromagnetic field. 【請求項93】 前記機枠が、さらに、前記第1の対から長手方向に、また、方位角方向に変位した、第2の対の直径方向に対向する穴を有し、前記装置は、さらに; (d)前記第2の対の穴に取り付けた第2のコアと; (e)前記コアの周りに巻き付けた導電性ワイヤの第2のコイルとを備えてなることを特徴とする、 請求項92に記載の装置。 93. The machine frame is further to the first longitudinal direction from a pair, also displaced azimuthally, has a hole diametrically opposed second pair, said apparatus comprising further, characterized by comprising a second coil (e) electrically conductive wire wound around said core,; (d) said second core and attached to the hole of the second pair apparatus according to claim 92. 【請求項94】 前記対の穴が互いに垂直であることを特徴とする、請求項93に記載の装置。 Characterized in that 94.] hole of the pair are perpendicular to each other, according to claim 93. 【請求項95】 前記機枠が金属を含むことを特徴とする、請求項92に記載の装置。 95. The machine frame is characterized in that it comprises a metal, according to claim 92. 【請求項96】 前記金属がニチノール、チタン、イコネル、フィノックス、またはステンレス鋼を含む群から選択されることを特徴とする、請求項95に記載の装置。 96. wherein said metal is nitinol, titanium, Ikoneru, characterized in that it is selected from the group comprising Ficoll Knox or stainless steel, The apparatus of claim 95. 【請求項97】 (a)実質的に円筒形カテーテルと; (b)サテライトと; (c)前記サテライトを、前記カテーテルと前記サテライトが体腔内に挿入された後に、前記カテーテルに対して固定位置および方向に可逆的に固定する機構と;を備えてなる、 体腔と相互作用するプローブ。 97.] (a) a substantially cylindrical catheter; (b) and the satellite; a (c) the satellite, after the catheter and the satellite has been inserted into a body cavity, a fixed position relative to the catheter and direction to a mechanism for reversibly immobilized; consisting comprises a probe that interacts with the body cavity. 【請求項98】 前記機構が; (i)前記カテーテルと前記サテライトを体腔内に挿入後、前記サテライトを前記カテーテルに対して引き出すためのテザーと; (ii)前記テザーに堅固に固定され、前記カテーテルに沿って摺動するように構成したスリーブとを含むことを特徴とする、請求項97に記載のプローブ。 After inserting a (i) and said catheter said satellite into a body cavity, the tether and for drawing said satellite relative to said catheter; wherein 98, wherein said mechanism is rigidly fixed to (ii) the tether, the characterized in that it comprises a structure with a sleeve to slide along the catheter probe of claim 97. 【請求項99】 前記機構が、さらに; (iii)前記カテーテルに堅固に取り付けられ、前記サテライトが前記カテーテルに対して引き出されたときに前記サテライトを受容するように構成した可撓性ポケット;を備えてなることを特徴とする、請求項98に記載のプローブ。 99. The mechanism further; (iii) rigidly attached to said catheter, said flexible pocket satellite configured to receive the satellite when it is withdrawn relative to the catheter; the comprising characterized by comprising, a probe of claim 98.
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